کنتاکتور چیست؟ | راهنمای کامل از کاربرد تا انواع آن

آیا تاکنون به این موضوع فکر کرده‌اید که قطعه‌ای که در تابلو برق با صدایی خاص، وظیفه قطع و وصل کردن برق دستگاه‌ها را بر عهده دارد، دقیقاً چیست؟ این قطعه کنتاکتور نام دارد؛ یکی از اجزای کلیدی مدار فرمان که بدون آن بسیاری از تجهیزات صنعتی حتی امکان روشن شدن نیز ندارند.

اما کنتاکتور چیست؟ چگونه کار می‌کند؟ چه انواعی دارد؟ و چه تفاوتی با رله یا کلیدهای معمولی دارد؟

در صورتی که با مفاهیم برق صنعتی، تابلوهای برق یا کنترل موتور سروکار دارید، آشنایی با کنتاکتور امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است؛ چراکه یک انتخاب نادرست در این زمینه می‌تواند منجر به آسیب به تجهیزات و حتی ایجاد خطرات جانی شود.

در این مقاله، قصد داریم به صورت جامع و کاربردی به بررسی کامل کنتاکتور بپردازیم؛ از معرفی انواع مختلف آن (AC، DC، تک‌فاز و سه‌فاز) تا تشریح کاربردها، اجزای داخلی و نکات مهمی که هنگام خرید باید مدنظر قرار گیرد.

چنانچه به دنبال راهنمایی کامل، تخصصی و قابل اعتماد در زمینه کنتاکتور هستید، مطالعه این مقاله را به شما توصیه می‌کنیم.

برای آشنایی بیشتر با کنتاکتور و سایر تجهیزات برق صنعتی، دوره آموزش برق صنعتی ماهر مرجعی کامل خواهد بود.

کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور(Contactor) تجهیزی الکترومغناطیسی است که وظیفه‌ی روشن یا خاموش کردن یک مدار الکتریکی را بر عهده دارد و به عنوان نوعی رله شناخته می‌شود با این تفاوت که کنتاکتورها معمولا در جریان‌های زیاد و رله‌ها در جریان‌های کمتر استفاده می‌شوند.

کنتاکتورها بسته به نوع کاربرد در انواع و ابعاد گوناگون ساخته می‌شوند و به سبب توانایی کار در جریان‌ها و ولتاژهای زیاد محبوب هستند.

شکل 1- کنتاکتور

ساختار کنتاکتور

به طور کلی کنتاکتورها از سیم پیچ، هسته های آهنی ثابت و متحرک، محفظه و کنتاکت ها تشکیل شده اند.

سیم پیچ و هسته های آهنی ثابت و متحرک

هسته کنتاکتور از دو قسمت هسته ثابت و هسته متحرک تشکیل شده است که از جنس آهن هستند. سیم پیچ کنتاکتور روی هسته آهنی ثابت پیچیده شده و یک آهنربای الکتریکی تشکیل می دهد. یک فنر قسمت های ثابت و متحرک هسته را به هم وصل می کند.

برای کنتاکتورهای AC، هسته از آهن لمینیت نرم ساخته می شود.استفاده از آهن برای ساخت هسته به کاهش تلفات جریان گردابی کمک می کند. اما در کنتاکتور DC  که مشکل جریان گردابی وجود ندارد، ماده سازنده هسته الکترومغناطیس از فولاد جامد خواهد بود.

محفظه یا بدنه

برای حفاظت از اجزای داخلی کنتاکتور در برابر انفجار، گرد و غبار، شرایط نامساعد جوی و سایر عوامل محیطی از محفظه استفاده می شود. از طرفی محفظه از تماس افراد با اجزای برقدار داخلی کنتاکتور جلوگیری می کند.

کنتاکت ها

کنتاکت ها مسیر جاری شدن جریان کنتاکتور هستند. این اجزا عمدتا به دو قسمت کنتاکت اصلی و کنتاکت کمکی تقسیم می شود. کنتاکت اصلی برای مدار اصلی و کنتاکت کمکی برای مدار فرمان استفاده می‌شود(شکل 13). هنگامی که کنتاکتور مدارهای با جریان یا ولتاژ بالا را قطع می‌کند، یک قوس قوی بین کنتاکت متحرک و ثابت ایجاد می‌شود.

قوس تولیدشده کنتاکت‌ها را سوزانده و عمر مفید آن‌ها را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر، قوس زمان قطع مدار را افزایش می‌دهد و حتی ممکن است منجر به اتصال کوتاه یا آتش‌سوزی شود. همه کنتاکتورهای با ظرفیت بالاتر از 10 آمپر مجهز به تجهیزات خاموش‌کننده قوس هستند.

خاموش‌کننده الکترودینامیکی دابل-بریک (Double-Break electrodynamic)، خاموش کننده قوس باریک  (Narrow slot) و خاموش‌کننده قوس با اسپیلیتر  (Splitter) از مهم ترین مکانیزم های مقابله با قوس هستند.

از مهم‌ترین راه‌ها برای جلوگیری از آسیب جرقه یا قوس استفاده از سرج پروتکتور است که در مقاله کاربرد سرج پروتکتور یا جرقه گیر کنتاکتور به توصیف آن پرداخته‌ایم.

---

عملکرد کنتاکتور

جریان گذرنده از سیم‌پیچ کنتاکتور باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده و از طریق هسته‌‌ی کنتاکتور باعث حرکت کنتاکت متحرک می‌شود. با اتصال کنتاکت متحرک به کنتاکت ثابت مدار کامل شده و جریان جاری می‌شود. برای قطع کردن اتصال مدار، جریان از سیم‌پیچ کنتاکتور قطع شده و با از بین رفتن میدان مغناطیسی باعث دور شدن کنتاکت متحرک از کنتاکت ثابت شده و جریان مدار قطع می‌شود.

بنابراین طی یک مکانیزم الکترومغناطیس، کنتاکت‌ ها بهم وصل شده یا از هم جدا می شوند. اتصال و جدا شدن کنتاکت ها عامل اصلی عملکرد کنتاکتور است. برای آشنایی با رابطه میدان مغناطیسی در سیم‌پیچ و جریان گذرنده از آن فیلم “ آموزش مفاهیم پایه مغناطیس “در تلویزیون ماهر مرجع خوبی خواهد بود.

شکل 2- ساختار کنتاکتور

انواع کنتاکتور

انواع بسیاری از کنتاکتورها در سیستم‌های الکتریکی وجود دارد. برخی از مهم‌ترین انواع این تجهیزات شامل موارد زیر هستند.

1- کنتاکتور قدرت (Power contactor)

برای سوئیچینگ مدار قدرت استفاده می‌شود. کنتاکتورهای قدرت دارای اشکال مختلف با ظرفیت‌ها و ویژگی‌های متفاوت هستند. این کنتاکتورها بارهای با ظرفیت بالا مانند موتور، بخاری صنعتی و ترانس را سوئیچ می‌کنند.

شکل 3- کنتاکتور قدرت

2- مینی کنتاکتور (Mini contactor)

بخاطر اندازه و هزینه کم برای کاربردهای عمومی ایده‌آل است. ابعاد کوچک این کنتاکتورها انعطاف‌پذیری بالایی را ایجاد کرده و در ماشین‌های کوچک، درهای اتوماتیک و لوازم آشپزخانه صنعتی کاربرد دارند.

شکل 4- مینی کنتاکتور

3-  کنتاکتور خازنی (Capacitor contactor)

برای سوئیچینگ خازن ها بسیار پر کاربرد است. چرا که هزینه تابلو را بهینه کرده و عمر تجهیزات را افزایش ‌می دهد. کنتاکتور خازنی نیازهای سوئیچینگ خازن را برای اصلاح ضریب توان پاسخ می گوید و همچنین برای محدود کردن جریان به هنگام اتصال خازن‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 کنتاکتور خازنی نیازهای سوئیچینگ خازن را برای اصلاح ضریب توان پاسخ می گوید و همچنین برای محدود کردن جریان به هنگام اتصال خازن‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شکل 5- کنتاکتور خازنی

4- کنتاکتور ایمنی (Safety contactor)

با داشتن بلوک‌های کنتاکت کمکی برای نظارت و کنترل مدارها مناسب هستند.

شکل 6- کنتاکتور ایمنی

5- کنتاکتور روشنایی (lighting contactor)

برای کنترل انواع بارهای روشنایی شامل بارهای روشنایی رشته‌ای تنگستن، لامپ‌های ید، کوارتز ید، لامپ‌های مادون قرمز، بارهای روشنایی تخلیه الکتریکی و لامپ‌های فلورسنت مورد استفاده قرار می گیرند.

شکل 7- کنتاکتور روشنایی

 6- کنتاکتور خلاء ( vacuum contactor)

بر روی سیستم‌های ولتاژ پایین و متوسط اعمال می شوند. این کنتاکتورها انرژی قوس را به حداقل رسانده و علاوه بر این، طول عمر الکتریکی و مکانیکی آن ها طولانی است.

شکل 8- کنتاکتور خلاء

کنتاکتور پکیج

کنتاکتور پکیج یکی از انواع کنتاکتورها است که در کنترل تجهیزات گرمایشی و سرمایشی مانند پکیج‌های دیواری، سیستم‌های تهویه مطبوع و چیلرها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کنتاکتور معمولاً در تابلوهای کنترل نصب شده و به منظور قطع و وصل جریان برق تجهیزات مختلف نظیر المنت، پمپ یا کمپرسور به‌کار گرفته می‌شود.

نکته حائز اهمیت آن است که در ساختار پکیج‌ها معمولاً فضای نصب محدود است؛ از این‌رو، در این سیستم‌ها از کنتاکتورهایی با ابعاد کوچک‌تر و صدای عملکرد پایین استفاده می‌شود. برخی از مدل‌های پکیج نیز به منظور افزایش ایمنی و کارایی، از کنتاکتورهای تایمردار یا مدل‌هایی که با رله حرارتی ترکیب شده‌اند بهره می‌برند.

دسته بندی کنتاکتورها از نظر ولتاژ

کنتاکتورها از نظر ولتاژ به دو دسته تقسیم می شوند: کنتاکتور ac و کنتاکتور dc.

1- کنتاکتور DC (DC contactor)

کنتاکتورهای DC به‌طور ویژه برای مدارهایی با جریان مستقیم طراحی شده‌اند. در سیستم‌های برق DC، برخلاف جریان متناوب (AC) که در هر سیکل به صفر می‌رسد، جریان پیوسته بوده و به صفر نمی‌رسد؛ از این‌رو خاموش‌کردن قوس الکتریکی در مدارهای DC دشوارتر است.

به همین دلیل، کنتاکتورهای DC دارای تفاوت‌های ساختاری خاصی نسبت به نمونه‌های AC هستند. به‌عنوان نمونه:

• از سیستم‌های قوس‌گیر قدرتمندتری استفاده می‌شود.

• فاصله بین کنتاکت‌ها بیشتر است.

• در برخی مدل‌ها از آهن‌ربای دائم برای کمک به قطع سریع‌تر جریان بهره گرفته می‌شود.

این نوع کنتاکتورها عمدتاً در کاربردهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که منبع تغذیه آن‌ها باتری یا سیستم‌های جریان مستقیم باشد؛ مانند جرثقیل‌های باتری‌دار، ماشین‌آلات DC و برخی از اینورترهای خورشیدی.

شکل 9- کنتاکتور DC

2- کنتاکتور AC (AC contactor)

کنتاکتورهای AC از جمله رایج‌ترین انواع کنتاکتورها هستند که در اغلب تابلوهای برق صنعتی مشاهده می‌شوند. این کنتاکتورها برای قطع و وصل جریان متناوب (AC) طراحی شده‌اند. از آنجا که در جریان متناوب، ولتاژ و جریان در هر سیکل به صفر می‌رسد، خاموش‌کردن قوس الکتریکی در این نوع مدارها ساده‌تر است.

به همین دلیل، کنتاکتورهای AC معمولاً دارای ساختاری ساده‌تر، طول عمر بالاتر و قیمت مناسب‌تری نسبت به کنتاکتورهای DC هستند.

بوبین این نوع کنتاکتورها عمدتاً با ولتاژهای متناوب نظیر ۲۲۰ یا ۳۸۰ ولت تغذیه می‌شود و میزان صدای تولیدشده در آن‌ها نیز معمولاً کمتر از انواع DC است.

کاربرد این کنتاکتورها بسیار گسترده بوده و شامل راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز، کنترل هیترها، پمپ‌ها، کمپرسورها و سایر تجهیزات صنعتی می‌شود.

شکل 10- کنتاکتور AC

دسته بندی کنتاکتورها از نظر تعداد پل

کنتاکتورها از نظر تعداد پل چهار دسته اند:

• تک پل که دارای دو مدار مختلف هستند، یکی با سیم سفید و دیگری با سیم مشکی در سمت بار. به این کنتاکتور تک پل می گویند، زیرا تنها در یکی از این مدارها امکان قطع و وصل وجود دارد. مدار پایینی که توسط سیم مشکی تغذیه می شود، به طور مداوم وصل است. کنتاکتورهای تک پل در سیستم های تهویه مطبوع استفاده می شوند.
• دوپل
• سه پل
• چهار پل

که به ترتیب از دو، سه و چهار تیغه برای قطع و وصل جریان استفاده می‌شود. کنتاکتورهای سه پل در راه‌اندازی موتورها بیشترین کاربرد را دارد، در حالی که کنتاکتور چهار پل علاوه بر سه فاز توانایی  قطع و وصل ارت (PE) را نیز دارد.

شکل 11- کنتاکتور سه پل

شکل 12- کنتاکتور چهارپل

دسته‌بندی کنتاکتور‌ها از نظر تعداد فاز

کنتاکتورها از نظر تعداد فازی که کنترل می‌کنن، به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:

کنتاکتور تک‌فاز 

کنتاکتور تک‌فاز به منظور قطع و وصل جریان برق در مدارهای تک‌فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این نوع کنتاکتور عمدتاً در کاربردهای خانگی و تجهیزات با مصرف پایین نظیر پمپ‌های آب خانگی، هیترهای ساده، کولرهای گازی و سایر لوازم برقی کم‌مصرف بهره گرفته می‌شود.

کنتاکتورهای تک‌فاز معمولاً دارای یک تیغه قدرت بوده و توان عبور جریان کمتری نسبت به انواع سه‌فاز دارند. بوبین این کنتاکتورها نیز می‌تواند با ولتاژهای مختلفی مانند ۲۲۰ ولت یا ۲۴ ولت تغذیه شود که انتخاب آن بستگی به نوع مدار فرمان دارد.

در صورتی که مدار فرمان با برق تک‌فاز طراحی شده باشد، استفاده از کنتاکتور تک‌فاز گزینه‌ای مناسب و مقرون‌به‌صرفه محسوب می‌شود.

کنتاکتور سه‌فاز 

کنتاکتور سه‌فاز پرکاربردترین نوع کنتاکتور در صنایع مختلف به‌شمار می‌رود و برای کنترل بارهای سنگین و تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کنتاکتور دارای سه تیغه قدرت مجزا برای هر یک از فازها (R، S و T) است که به‌صورت هم‌زمان عمل قطع یا وصل را انجام می‌دهند. در برخی موارد، تیغه نول یا تیغه چهارم نیز به‌منظور کنترل دقیق‌تر به آن افزوده می‌شود.

بیشتر موتورهای سه‌فاز، پمپ‌های صنعتی، کمپرسورها، هیترهای صنعتی و بسیاری از تجهیزات نصب‌شده در تابلوهای برق صنعتی از طریق این نوع کنتاکتور کنترل می‌شوند.

بوبین کنتاکتورهای سه‌فاز معمولاً با ولتاژهای ۲۲۰ ولت یا ۳۸۰ ولت تغذیه می‌شود و بسته به طراحی مدار فرمان، نوع تغذیه قابل انتخاب است.

کاربردهای کنتاکتور

1. کاربرد کنتاکتور در راه اندازی موتور: کنتاکتورها در استارت موتور به صورت مستقیم یا ستاره مثلث به همراه رله های اضافه بار حرارتی یا کلیدهای حرارتی (MPCB) استفاده می شوند. معمولاً در مدار راه انداز موتور از کنتاکتورها به همراه رله اضافه بار و تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه برای سوئیچینگ استفاده می شود.
2. کاربرد کنتاکتور برای کنترل سیستم‌های روشنایی : از کنتاکتورها در سوئیچینگ چراغ های خیابانی، تجاری و مسکونی استفاده می شود.
3. سوئیچینگ بانک خازنی: در بانک های خازنی از کنتاکتورهای خازنی برای سوئیچینگ خازن ها بر اساس نیاز توان راکتیو استفاده می شود.

ترمینال‌های کنتاکتورها

A1= ترمینال مثبت سیم‌پیچ.A2= ترمینال منفی سیم‌پیچ.L1، L2، L3= ترمینال‌های مدار اصلی به شبکه قدرت.

T1، T2، T3= ترمینال‌های مدار اصلی برای اتصال به بار.

13، 14= اتصال کمکی، باز.

21، 22= اتصال کمکی، بسته.

کنتاکت‌های کمکی و کنترل یک عدد دو رقمی اختصاصی دارند:

رقم اول: شماره متوالی کنتاکت‌های کمکی (شماره دنباله)؛

رقم دوم: وظیفه کنتاکت کمکی مربوطه (شماره عملکرد). به عنوان مثال اعداد 1 و2 برای کنتاکت‌های معمولا بسته(NC)  یا 3 و4 برای کنتاکت‌های معمولا باز (NO) استفاده می‌شود.

شکل 13- ترمینال های کنتاکتور

شکل 14 وضعیت کنتاکت ها در مدار را نمایش می دهد.

شکل 14- وضعیت کنتاکت ها

چگونه بهترین کنتاکتور را انتخاب کنیم؟

اگر چه کنتاکتور تجهیز پیچیده ای نیست، اما هنگام انتخاب آن باید عوامل متعددی را در نظر گرفت. استفاده از کنتاکتور مناسب با توجه به الزامات شبکه و بار از خرابی‌های مکانیکی و الکتریکی آتی جلوگیری می‌کند. پارامترهایی که برای انتخاب کنتاکتور باید در نظر گرفت شامل تعداد قطب‌ها، جریان و ولتاژ سیم‌پیچ، تعداد کنتاکت‌های کمکی، موقعیت نصب، نوع اتصال، حداکثر دمای عملکرد، حداکثر دامنه کاری، میزان عمر الکتریکی و مکانیکی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر لرزش است.

سوالات متداول

1- کنتاکتور چیست و چه تفاوتی با کلید معمولی دارد؟
کنتاکتور یک کلید الکترومغناطیسی است که برای قطع و وصل مدارهای قدرت، به‌ویژه در تجهیزات صنعتی و موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود. اگر بخواهیم ساده بگوییم کنتاکتور چیست، باید آن را ابزاری بدانیم که امکان کنترل ایمن و مکرر مدار را از راه دور فراهم می‌کند. تفاوت اصلی آن با کلیدهای معمولی در تحمل جریان بالاتر، عمر کاری بیشتر و قابلیت استفاده در مدارهای فرمان و اتوماسیون است.

2- کنتاکتور در چه کاربردهایی استفاده می‌شود؟
کنتاکتورها در راه‌اندازی و کنترل الکتروموتورها، تابلو برق‌های صنعتی، سیستم‌های روشنایی پرقدرت، پمپ‌ها، کمپرسورها و خطوط تولید کاربرد زیادی دارند. درک درست این‌که کنتاکتور چیست به شما کمک می‌کند تا در طراحی یا عیب‌یابی مدارهای برق صنعتی، انتخاب دقیق‌تری داشته باشید و از تجهیزات متناسب با نیاز پروژه استفاده کنید.

3- انواع کنتاکتور کدام‌اند و چگونه انتخاب می‌شوند؟
کنتاکتورها معمولاً بر اساس نوع جریان (AC یا DC)، تعداد پل، ظرفیت جریان، ولتاژ بوبین و نوع کاربرد دسته‌بندی می‌شوند. برای انتخاب درست باید به توان مصرف‌کننده، شرایط کاری، تعداد دفعات قطع و وصل و سازگاری با مدار فرمان توجه کرد. اگر برایتان سؤال است که بهترین انتخاب بعد از فهمیدن کنتاکتور چیست چگونه انجام می‌شود، پاسخ این است که انتخاب باید همیشه بر پایه مشخصات فنی و نیاز واقعی مدار باشد.

4- اگر بخواهم کنتاکتور را اصولی و کاربردی یاد بگیرم، آکادمی ماهر چه کمکی می‌کند؟
در آکادمی ماهر آموزش‌های ویدئویی تخصصی برق با رویکرد کاربردی ارائه می‌شود تا مفاهیمی مثل کنتاکتور، مدار فرمان، عیب‌یابی و تجهیزات برق صنعتی را بهتر و سریع‌تر یاد بگیرید. اگر بعد از خواندن این مقاله هنوز می‌خواهید عمیق‌تر بدانید کنتاکتور چیست و در عمل چگونه استفاده می‌شود، پیشنهاد می‌کنیم دوره‌های آموزشی ماهر را در سایت بررسی کنید و آموزش را به‌صورت حرفه‌ای ادامه دهید.

جمع بندی

کنتاکتور یکی از مهم‌ترین تجهیزات مدار فرمان در برق صنعتی است که برای قطع و وصل بارهای الکتریکی مثل موتور، پمپ، هیتر و تجهیزات روشنایی استفاده می‌شود. این کلید الکترومغناطیسی، برخلاف کلیدهای دستی، قابلیت کنترل از راه دور و تحمل جریان‌های بالا را دارد. کنتاکتورها در انواع مختلفی مثل AC و DC طراحی می‌شوند که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. از نظر تعداد فاز هم به دو نوع تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌شوند که در صنایع سبک و سنگین به‌کار می‌روند.

در کاربردهای خاص مثل پکیج‌های گرمایشی یا سیستم‌های تهویه، از کنتاکتورهای مخصوص با ابعاد کوچک‌تر استفاده می‌شود. شناخت اجزای داخلی مثل بوبین، تیغه‌ها و محفظه، درک عملکرد دقیق کنتاکتور را ساده‌تر می‌کند. هنگام انتخاب کنتاکتور مناسب باید به نوع بار، جریان نامی، ولتاژ بوبین و شرایط محیطی توجه ویژه داشت. حالا که با انواع کنتاکتور و کاربردهای آن آشنا شدی، می‌تونی با دقت بیشتری در طراحی و انتخاب تجهیزات تابلو برق تصمیم بگیری.

منبع: chintglobal.com