کنتاکتور چیست؟

هم زمان با پیشرفت تکنولوژی برخی ابزارهای کنترلی تقریبا ساختار و عملکردی بدون تغییر داشته‌اند، یکی از مهم ترین این ابزارها کنتاکتور است. در این مقاله می‌خواهیم به سوال های زیر پاسخ دهیم: کنتاکتور چیست؟ انواع و کاربردهای آن کدام است؟ چه ساختاری دارد؟ چگونه کار می کند؟ و …

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

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)

در سیستم‌های DC استفاده می‌شود. وقتی از این کنتاکتور برای کنترل استفاده می‌کنیم به نوعی اتصال خاص نیاز خواهیم داشت.

شکل 9- کنتاکتور DC

2- کنتاکتور AC (AC contactor)

تنها در سیستم‌های AC استفاده می‌شوند. بنابراین کنتاکت‌های این کنتاکتور باید با جریان متناوب تغذیه شوند.

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

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.

جمع بندی

• کنتاکتور: کنتاکتورها تجهیزات ایجاد یا قطع ارتباط بین بار و منبع تغذیه هستند.
• بخش‌های اصلی کنتاکتورها: هسته‌ی فلزی و سیم‌پیچ، محفظه،کنتاکت‌ها.
• اساس کار: حرکت کنتاکت‌های متحرک تحت تاثیر میدان مغناطیسی حاصل از جریان عبوری سیم‌پیچ‌ها.
• انواع کنتاکتورها: کنتاکتور قدرت، مینی کنتاکتور،کنتاکتور خازنی،کنتاکتور میله‌ای، کنتاکتور تاسیسات، کنتاکتور حالت جامد، کنتاکتور ایمنی، کنتاکتور روشنایی، کنتاکتور خلاء، کنتاکتورAC، کنتاکتورDC، کنتاکتور سه پل، کنتاکتور چهار پل.
• مهم‌ترین کاربردها: راه‌اندازی الکترو موتورها، کنترل سیستم های روشنایی و سوئیچینگ خازن.

منبع: chintglobal.com