فرض کنید در یک واحد صنعتی تعداد زیادی بارِ سلفی مانند موتور وجود دارد. این بارهای سلفی موجب کاهش ضریب توان (cosϕ) در شبکه و اخطار از طرف اداره برق می‌شوند. برای اصلاح ضریب توان نیاز به استفاده از بانک خازنی است. قطعاً مطلع هستید که خازنها جریان راه‌اندازی بسیار بالایی دارند.
حال سوال این است، این جریان‌ها چه مشکلاتی در مدارات و خازنها ایجاد می‌کنند؟ برای رفع آنها باید چه کرد؟! برای جلوگیری از آسیب به خازنها توسط این جریان‌های شدید، راه حل پیشنهادی، استفاده از تجهیزی به نام کنتاکتور خازنی است. در ادامه مقاله با مزایا، عملکرد و تفاوت آن با کنتاکتورهای معمولی آشنا می‌شویم.
کنتاکتور خازنی چیست؟
خازنها برای بهبود توان اکتیو وارد شبکه می‌شوند تا اثر سلفی بارها را با نزدیک کردن ضریب توان (نسبت توان اکتیو به توان ظاهری) به عددِ یک، خنثی کنند. چون خازنها در ابتدا جریان بسیار بالایی از شبکه می‌کشند، باید این جریان تا حد زیادی محدود شود.
همانطور که می‌دانید خازنها از طریق کنتاکتور وارد مدار می‌شوند و از آنجایی که از تیغه‌های کنتاکتور معمولی نمی‌توان جریان بالایی عبور داد. بنابراین از کنتاکتور خازنی (capacitor contactor/capacitor duty contactor) در سیستم‌های بانک خازنی به‌عنوان تجهیزی کلیدی استفاده می‌شود. این تجهیز برای دمپ جریان هجومی (inrush current) و سوئیچینگ خازنها به‌منظور اصلاح ضریب توان (power factor correction/PFC) به‌کار می‌رود.
بیشتر بدانید
نام‌های دیگر کنتاکتور خازنی power contactor و capacitor switching contactor است.
بیشتر بدانید
جریان هجومی (inrush current) جریان شدیدی است که معمولاً در زمان راه‌اندازی تجهیزات اتفاق می‌افتد و چند برابرِ جریان نامی است. در موتور آن را با kva code می‌شناسیم.
جهت درکِ بهترِ سازوکارِ کنتاکتور خازنی، اجزای مختلف این تجهیز را توضیح می‌دهیم.
اجزای کنتاکتور خازنی
کنتاکتور خازنی از کنتاکتور معمولی، واحد سوئیچینگ خازنی (capacitor switching units) و سیم‌های مقاومت‌دار (damping resistor block) تشکیل شده است. واحد سوئیچینگ خازنی مطابق شکل ۳ روی کنتاکتور قرار می‌گیرد و سیم‌های مقاومت‌دار (سلف‌ها) از بالا و پایین به ترمینال‌های کنتاکتور متصل می‌شوند.
بیشتر بدانید
برای آشنایی باخاز‌ن ها و نحوه عملکرد آنها مقاله آشنایی با خازن اصلاح ضریب قدرت آکادمی ماهر را مطالعه نمایید
بیشتر بدانید
اگر سیمی را به شکل حلقه درآوریم، یک سلف ایجاد کرده‌ایم. سلف‌ها با تغییراتِ ناگهانیِ جریان مخالفت می‌کنند، بدین صورت که به محض تمایل به تغییرِ جریان، ولتاژ دو سر آنها افت می‌کند و این افتِ ولتاژ باعث کاهش جریان می‌شود.
در ادامه بخش‌های مختلف کنتاکتور خازنی را توضیح می‌دهیم.
بوبین
با اتصال کنتاکتور به برق، میدان مغناطیسی در بوبین ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی باعث جذب هسته متحرک به هسته ثابت شده و تیغه‌های کنتاکتور بسته می‌شود. با بسته شدن تیغه‌های کنتاکتور، خازنها وارد مدار می‌شوند. جهت آشنایی بیشتر با کنتاکتور و نحوه عملکرد آن، حتماً مقاله «کنتاکتور چیست؟» را بخوانید.
بدنه
نگهدارنده بوبین و هسته کنتاکتور است. کنتاکتور از این طریق روی ریل نصب می‌شود.
کنتاکت‌های اصلی
مسیر عبور جریانِ برق به خازنها هستند.
سیم‌های مقاومت‌دار
این سیم‌ها، محدود کننده پیک اولیه جریان هستند و عملکرد آنها مشابه سلف است. به‌صورت دوتایی در بالا و پایین با کنتاکت‌های کمکی سری شده‌اند.
واحد سوئیچینگ خازنی یا کنتاکت کمکی
این بخش به‌صورت موازی با کنتاکت‌های اصلیِ کنتاکتور قرار می‌گیرد. آنها مدت کوتاهی (حدود چند میلی ثانیه) زود‌تر از کنتاکت‌های اصلی، برای دمپِ جریانِ هجومی متصل می‌شوند.
بیشتر بدانید
برای آشنایی با کنتاکتورها و نحوه عملکرد آنها مقاله کنتاکتور چیست؟ آکادمی ماهر را مطالعه نمایید
عملکرد کنتاکتور خازنی
در ادامه عملکرد کنتاکتور خازنی را در حالت تحریک و عدم تحریک بررسی می‌کنیم.
کنتاکتور در حالت برق‌دار ( تحریک بوبین)
با برق‌دار شدن بوبین، کنتاکت‌های واحدِ سوئیچینگِ خازنی، چند میلی ثانیه زود‌تر از کنتاکت‌های اصلی بسته می‌شوند و خازنها را وارد مدار می‌کنند. در لحظه ابتدایی، جریان زیادی تمایل به عبور از خازنها دارد. این جریان مطابق شکل ۴ از سیم‌های مقاومت‌دار که با کنتاکت‌های کمکی سری شده‌اند، عبور می‌کند.
این سیم‌ها به دلیل عملکرد مشابه سلف مانع تغییرات ناگهانی جریان می‌شوند، در‌نتیجه جریان ابتدایی محدود شده و بعد از آن کنتاکت‌های اصلی بسته می‌شوند و جریانِ دمپ شده از آنها عبور می‌کند. سپس کنتاکت‌های کمکی به‌طور خودکار باز شده و از مدار خارج می‌شوند.
کنتاکتور در حالت بیبرق (عدم تحریک بوبین)
در حالت بیبرق کنتاکت‌ها هیچ جریان خازنی را عبور نمی‌دهند و کنتاکتور آماده برای یک چرخه جدید است. کنتاکت‌ها در حالت نرمال (عدم تحریک) باز هستند (NO) که با تستِ بازر می‌توان آنها را بررسی کرد. وقتی بوبین تحریک می‌شود، کنتاکت‌ها بسته می‌شوند (NC) و بعد از قطعِ جریانِ برق، دوباره به حالتِ اولیه برمی‌گردند.
تفاوت کنتاکتور معمولی و کنتاکتور خازنی چیست؟
کنتاکتور معمولی توانِ تحملِ مقدارِ خاصی از جریان را دارد و در صورت عبور جریان بیش از حد، تیغه‌های آن ذوب می‌شوند و به‌هم می‌چسبند. این در حالی است که در کنتاکتور خازنی، جریان زیادِ ناشی از ورود خازنها به مدار، در لحظه ابتدایی توسط المان‌های مقاومتی محدود و از آسیب‌های احتمالی به خازن جلوگیری می‌شود.
مزایای استفاده از کنتاکتور خازنی
- دمپِ جریانِ هجومی
- افزایش طول عمر خازن
- سوئیچینگ نرم
- قابلیت اطمینان بالا
- کاهش تلفات اهمی
- جلوگیری از توقف ناگهانی سیستم
- کاهش هزینه‌های تابلو برق
- بهینه سازی تابلو برق
کاربردهای کنتاکتور خازنی
هر جایی که به اصلاح ضریب توان نیاز داریم و از بانک خازنی استفاده می‌کنیم، باید کنتاکتور خازنی به‌کار ببریم. در واقع کنتاکتور خازنی را برای تعویض یا سوئیچینگ خازن‌های تک پله و چند پله در بانک خازنی استفاده می‌کنیم. (در تابلو برق، خازنها را به چند پله تقسیم می‌کنیم. در هر پله می‌توانیم از یک یا چند خازن با ظرفیت‌های مختلف به صورت موازی استفاده کنیم.)
کنتاکتور خازنی بر چه اساس انتخاب می‌شود؟
- توان نامی: میزان جریانی که به‌راحتی از تجهیز عبور می‌کند.
- ولتاژ عایقی: ولتاژی که باعث شکست عایقی می‌شود، یعنی قسمتی از عایق، رسانا می‌شود و جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند.
- ولتاژ نامی: ولتاژی که تجهیز در آن عملکرد بهینه دارد.
- ولتاژ بوبین: ولتاژ تغذیه است.
- دمای عملیاتی: تجهیز حین کارکرد در این دما بهترین عملکرد را دارد.
- کنتاکت‌های کمکی: این کنتاکت‌ها به‌صورت مجزا روی کنتاکتور قرار می‌گیرند و باید متناسب با سایز و برند کنتاکتور انتخاب شوند.
- حداکثر فرکانس سوئیچینگ: بیشترین سرعت عملکرد (ON/OFF) گفته می‌شود.
برندهای سازنده
- برند SIEMENS: زیمنس یک برندِ با کیفیت و معروف است. این برند تولید‌کننده انواع تجهیزات صنعت برق در کشور آلمان است.
- برند PKC: در زمینه طراحی و تولید سیتم‌های توزیع و تولید تجهیزات برق در فنلاند فعال است.
- برند LS: برندی شناخته شده در زمینه تجهیزات برق صنعتی در کره جنوبی است.
- برند LIFASA: برند اسپانیاییِ نام آشنا در اروپا است که در ایران بازار خوبی دارد.
- برند HYUNDAI: یک برند کره‌ای با کیفیت است که با قیمت مقرون به صرفه در بازار برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- برند SCHNEIDER: یکی از چندین برند پر‌کاربرد صنعت برق است که در کشور فرانسه قرار دارد.
- برند پارس فانال: تولید‌کننده انواع تجهیزات برق صنعتی در ایران است .
- برند LOVATO: تولید کننده تجهیزات صنعتی در حوزه برق در کشور ایتالیا است.
- برند ABN-UK: برند هندی-بریتانیای است.
- برند CHINT: برند چینی تولید‌کننده تجهیزات برق فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی است.
- برند ETI: ارائه‌دهنده محصولات و خدمات در زمینه تاسیسات الکتریکی و تولید کننده تجهیزات فنی در اسلوونی است.
- برند EPCOS: در زمینه تولید و توسعه تجهیزات برق در کشور آلمان فعال است.
- برند RTR: برند اسپانیایی که در زمینه روشنایی و برق قدرت فعالیت دارد.
- برندهای OMRON, ALLEN-BRADLEY و ABB هم در بازار موجود هستند.
سوال مهم:
شما با کدام یک از برندهای کنتاکتورهای خازنی کار کرده‌اید؟
مزیت رقابتی برند مورد استفاده در پروژه‌هایتان را با ما به اشتراک بگذارید.
قیمت کنتاکتور خازنی
در بازار ایران قیمت کنتاکتور خازنی بسته به برند، مدل و کیلووار (kvar) در زمان نگارش مقاله (۲۳ خرداد ۱۴۰۲) از حدود ۶۰۰ هزار تا ۱۷ میلیون تومان معتبر است.
جمع بندی
- کنتاکتور خازنی تجهیزی کلیدی در مدارات بانک خازنی است. از آن برای ON و OFF خازنها و کاهش پیک جریان اولیه استفاده می‌شود.
- کنتاکتور خازنی از کنتاکتور معمولی، واحد سوئیچینگ خازنی و سیم‌های مقاومت‌دار تشکیل شده است. این سیم‌ها به‌صورت دوتایی با کنتاکت‌های کمکی سری هستند. با اتصالِ برق، واحد سوئیچینگ عمل می‌کند و سیم‌های مقاومت‌دار وارد مدار می‌شوند.
- عملکرد سیم‌های مقاومت‌دار مشابه سلف است، یعنی به‌محض تمایل به تغییر جریان، ولتاژ دو سر آنها افت می‌کند و جریانی مخالف جریان به‌وجود آورنده خود ایجاد کرده و بدین‌ترتیب جریان هجومی را محدود می‌کنند.
- بار سلفی از شبکه توان می‌کشد ولی آن را مصرف نمی‌کند، در این حالت ضریب توان شبکه (cosϕ) افت می‌کند، یعنی توان اکتیو کم و توان راکتیو زیاد می‌شود. برای جبران آن باید هر توانی که از شبکه می‌کشیم را تبدیل به کار مفید کنیم، بنابراین خازنها را از طریق کنتاکتور خازنی وارد مدار می‌کنیم. این کار باعث بهبود ضریب توان شبکه می‌شود.
- کنتاکتور خازنی باعث افزایش طول عمر خازنها می‌شود.
- جریان اولیه خازنها باعث جرقه، ذوب شدن و چسبیدن کنتاکت‌های کنتاکتور معمولی می‌شود، بنابراین از کنتاکتور خازنی به‌جای آن استفاده می‌کنیم. کنتاکتور خازنی ابتدا جریان را توسط واحد سوئیچینگ محدود می‌کند و سپس از کنتاکت‌های اصلی عبور می‌دهد.
اگر تمایل به فراگیری صد در صد تجهیزات پایه برق دارید، به دانش‌پذیران ماهر در دوره آموزش برق صنعتی بپیوندید.
سوالات متداول
تجهیزی کلیدی برای محدود کردن جریان‌های هجومی در لحظه ابتدایی ورود خازنها به مدار است.
با اتصال بوبین کنتاکتورِ خازنی به برق، کنتاکت‌های کمکی کمی سریع‌تر از کنتاکت‌های اصلی متصل شده و جریان هجومی را توسط سیم‌های مقاومت‌دار محدود می‌کنند.
در جایی که از خازن استفاده می‌کنیم، مانند محیط‌هایی که بار سلفی روی شبکه بیش از اندازه و نیاز به اصلاح ضریب توان است.
در لحظه ورود خازنها به مدار، جریان بسیار زیادی از تیغه‌های کنتاکتور عبور می‌کند. این جریان باعث جرقه شده و تیغه‌ها را ذوب می‌کند. بنابراین به‌جای کنتاکتور معمولی باید از کنتاکتور خازنی استفاده کنیم تا جریان پیک خازن را دمپ و از آسیب به خازن جلوگیری کند.
برای انتخاب کنتاکتور خازنی باید پارامترهایی همچون توان و ولتاژ نامی، ولتاژ عایقی، ولتاژ بوبین، فرکانس سوئیچینگ، کنتاکت‌های کمکی و … را مد نظر قرار داد.
منابع
دوره برق صنعتی ماهر
www.electricalterminology.com
مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش برق صنعتی ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه برق صنعتی هستید،برای دریافت آموزش‌های رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
باعرض سلام و وقت بخیر
لینک ارسالی pdf مقاله سالم نیست و دانلود نمیشه
سلام وقت بخیر، مشکل حل شد . لطفا دوباره تلاش کنید.
سلام خدمت عزیزان
الان نیم ساعته دارم میخونم بعد اینکه خوندم وسط مقاله که یهو فهمیدم گروه برق صنعتی ماهر هست خوشحال شدم تازه فهمیدم چرا به همین راحتی متوجه شدم کل ماجرا رو پیج شما رو بیش از دوساله که دارم ممنون بابت آموزش های رایگان که ارزش طلا دارن در اختیار مهندسین قرار میدید
خسته نباشید خدمت گروه برق ماهر
عشقید✌🏻❤️
درود بر شما سپاسگزارم
ممنون از شما
مقاله مفیدی بود
درود بر شما مهندس جان
تشکر از همراهی شما