کنتاکتور چیست و چگونه کار می کند؟

اجزای کنتاکتور،جدول انتخاب کنتاکتور،بررسی کنتاکتور AC و DC و تفاوت کنتاکتور با رله

 کنتاکتور یکی از پرکاربردترین قطعات الکتریکی است که در مدارهای الکتریکی برای قطع و وصل مدار الکتریکی با توان بالا مورد استفاده قرار می گیرد. کنتاکتور یک کلید مغناطیسی است که مانند کلیدهای ساده سه فاز دارای ۳ کنتاکت اصلی با قدرت برای ارتباط تجهیزات و دستگاه های الکتریکی به شبکه و همچنین تعدادی کنتاکت های کمکی جهت استفاده در طراحی مدارهای فرمان است.

کنتاکتور از دو هستۀ E یا U شکل که یکی ثابت و دیگر متحرک است تشکیل می شود. وقتی جریان از هسته الکترومغناطیسی عبور می کند، یک میدان مغناطیسی تولید می شود و تغییر در نیروی تولید شده توسط میدان الکترومغناطیسی، وضعیت کنتاکت ها را مشخص می کند. کنتاکتور در مدل و ظرفیت توانی مختلفی تولید می شود. برخلاف کلید اتوماتیک کنتاکتور برای قطع جریان اتصال کوتاه یا (short circuit) طراحی نشده است. 

کنتاکتور چگونه کار می کند؟

     کنتاکتور در دستگاه هایی استفاده می شود که باید به طور مکرر با قطع و وصل مدار خاموش و روشن شود. در این دستگاه های الکتریکی کنتاکتور خطوط تغذیه توان که به بار ختم می شوند را قطع و وصل می کند. در کنتاکتور یک قسمت از هسته متحرک بوده و توسط فنری از قسمت ثابت جدا نگه داشته می شود و یک سری کنتاکت عایق شده از یکدیگر به آن متصل اند و با آن حرکت می کنند. در قسمت ثابت هسته نیز یک سری کنتاکت دیگر، محکم شده است. در حالت وصل، تیغۀ متحرک کنتاکتور تحت نیروی دائم الکترومغناطیسی بوده و با کنتاکت ثابت در تماس است.

   جریان به طور دائم در سیم پیچ تولید کننده نیروی مغناطیسی برقرار است و تیغۀ محرک کنتاکتور را با فشار مناسب در حالت وصل و تماس با کنتاکت ثابت حفظ می کند. در صورت کاهش ولتاژ و یا قطع جریان در بوبین، نیروهای فنرها باعث می شود که کنتاکت متحرک به طور اتوماتیک در موقعیت قطع قرار بگیرد و جریان قطع شود. در صورت قطع جریان ناشی از فقدان ولتاژ، تیغه ها تحت تأثیر نیروی فنر از کنتاکت های ثابت جدا شده، جریان تغذیه موتور را قطع می کند که به این حالت، آزاد شدن کنتاکتور گفته می شود. به بیان دیگر، تعدادی کنتاکت باز، بسته و تعدادی کنتاکت بسته، باز خواهد شد. چون لازم است که از تمام کنتاکت های کنتاکتور جریان یکسانی عبور کند، کنتاکتورهای استاندارد شده معمولاً سه کنتاکت اصلی برای مدار فرمان دارند. 

نکته:

    اگر به علت کثیف شدن و یا دلایل دیگر، مدار هسته کنتاکتور کاملاً بسته نشود و بین هستۀ متحرک و هستۀ ثابت، فاصله هوائی وجود داشته باشد، جریان حالت کار بوبین افزایش یافته و باعث داغ شدن و سوختن سیم پیچ کنتاکتور خواهد شد.

اجزای کنتاکتور

      اجزای کنتاکتور دارای سه بخش است: کنتاکت ها، کویل و محفظه کنتاکتور. کنتاکت یا تیغه یکی از مهم ترین اجزای کنتاکتور است که در اصل وظیفه انتقال جریان در کنتاکتور را به عهده دارد.

تفاوت کنتاکت کمکی و کنتاکت اصلی

  همان طور که بیان شد کنتاکتور شامل کنتاکت اصلی و کنتاکت کمکی است. کنتاکت اصلی و کنتاکت کمکی از نظر ساختار مشابه یکدیگر است اما عملکرد متفاوتی دارند. از کنتاکت اصلی برای قطع و وصل مدار الکتریکی در توان بالا استفاده می شود. اما کنتاکت های کمکی عملکرد کنترلی دارند و سیگنال خروجی تولید می کنند. همچنین می توان از طریق کنتاکت های کمکی ابزارهای دیگر مثل رله را به کنتاکتور متصل کرد یا چندین کنتاکتور را به طور سری یا موازی به یکدیگر وصل کرد.

تفاوت کنتاکتور AC و DC

   کنتاکتور برای جریان های AC و DC طراحی شده است. این دو کنتاکتور با یکدیگر تفاوت هایی دارند؛ در نوع AC یک حلقۀ اتصال کوتاه برای جلوگیری از لرزش حاصل از فرکانس برق به کار می رود. نیروی کششی یک مغناطیس الکتریکی جریان متناوب، متناسب با مجذور جریان عبوری از آن و در نتیجه متناسب با مجذور اندکسیون مغناطیسی است.

تعداد دفعاتی که این نیرو به بالاترین حد می رسد و صفر می شود به اندازه دو برابر فرکانس شبکه است در نتیجه، در لحظاتی که مقدار نیروی کششی بیشتر از نیروی مقاوم فنرهای کنتاکتور باشد، هستۀ کنتاکتور جذب می شود و در لحظاتی که مقدار نیروی کششی کمتر از مقدار نیروی فنرها، باشد هسته متحرک آزاد شده و به محل اول خود باز می گردد پس در هستۀ متحرک لرزش و صدا ایجاد خواهد شد. این نوسانات را می توان به وسیلۀ یک حلقه بسته در سطح قطب های جاسازی شده که حدود نصف تا ۲/۳ سطح هر قطب را پوشانده است از بین برد و لرزش آن را برطرف ساخت.

 عمل این حلقه این چنین است که مانند سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتوری که در حالت اتصال کوتاه قرار دارد، از آن جریان القایی عبور می کند و باعث ایجاد فوران مغناطیسی فرعی در مدار هسته می شود. این فوران فرعی با فوران اصلی اختلاف فاز دارد و در لحظاتی که نیروی کششی حاصل از فوران اصلی صفر باشد، نیروی کششی حاصل از فوران اصلی به بالاترین حد خود می رسد و در حالتی که نیروی حاصل از فوران ماکزیمم، باشد این نیرو صفر می شود و چون جمع این دو نیرو بر هسته متحرک اثر می گذارد، نیروی کششی در هر لحظه از نیروی مقاومت فنر بیشتر خواهد بود.

   به عبارت دیگر با القای ولتاژ در حلقه اتصال کوتاه شده، جریانی از آن خواهد گذشت و این جریان شاری را تولید می کند که با شار اصلی ۹۰ درجه اختلاف فاز دارد و باعث می شود که شار در هسته هیچگاه صفر نشود و در هسته دائما شار وجود داشته باشد و نیروی دائمی در بخش ثابت و متحرک هسته را به هم متصل نگه دارد. ولتاژ تغذیه بوبین متفاوت است و از ۲۴ تا ۳۸۰ ولت ساخته شده است. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر، تغذیه بوبین کنتاکتور را زیر ولتاژ حفاظت شده ۶۵ ولت انتخاب می کنند و یا برای تغذیه مدار فرمان، از ترانسفورماتور مجزا کننده استفاده می کنند.
 

جدول انتخاب کنتاکتور

   به منظور انتخاب کنتاکتور مناسب برای مصرف کننده های مورد نظر باید به مشخصات توان، ولتاژ، جریان و ضریب قدرت باری که کنتاکتور مجاز است به آن وصل شود، توجه کرد و با استفاده از جدول انتخاب کنتاکتور، کنتاکتور مورد نظر را برگزید. به عبارت دیگر هر کنتاکتور برای اتصال به بارهای خاص طراحی می شود و نمی توان آن را برای تغذیه همه انواع بارها بکار گرفت.

   تیغه های کنتاکتور باید تحمل جریان راه اندازی، جریان دائمی و جریان های اتصال کوتاه لحظه ای پیش آمده را داشته باشد. قدرت تیغه های کنتاکتور در تحمل قوس الکتریکی ناشی از قطع کنتاکت ها را قدرت قطع کنتاکتور می نامند. مشخصات مجاز برای بار در بسیاری از موارد بر روی بدنه کنتاکتور یا در کاتالوگ آن نوشته می شوند.

جدول طبقه بندی کنتاکتورها

نکات نصب کنتاکتور

     کنتاکت بسته بی متال مانند یک شستی قطع، به صورت سری در مدار فرمان قرار می گیرد تا در صورت اضافه بار، مصرف کننده را از شبکه قطع کند. در این صورت برای وصل مجدد کنتاکتور باید شستی وصل (استارت) مجدداً فشار داده شود. قطع کننده ها به صورت سری و وصل کننده ها به صورت موازی با تیغه نگهدارنده بسته می شوند. برای مدارهایی که دارای کنتاکتور و شستی های زیاد هستند بهتر است که نقشه ها را به دو فرم مدار فرمان و مدار قدرت جدا از هم رسم کنیم.

    جهت حفاظت مدارهای الکتریکی در برابر اضافه جریان زیاد یا اتصال کوتاه و همچنین اضافه بار از تجهیزات حفاظتی مانند بیمتال و کلیدهای محافظ و همچنین فیوزها استفاده به عمل می آید. تمامی این تجهیزات در ابتدای مدارهای فرمان و قدرت و به صورت سری قرار می گیرند.

تفاوت کنتاکتور و کلید 

1. کنتاکتورها در هنگام قطع و وصل کنتاکت ها بر روی هم سائیدگی مکانیکی ندارند لذا عمر مکانیکی آنها نسبت به سایر کلیدها بیشتر است.
2. حفاظت دستگاه ها توسط کنتاکتور مناسب تر و مطمئن تر است.
3. امکان ایجاد مدار فرمان اتوماتیک توسط کنتاکتورها مقدور است.
4. کنترل و فرمان از راه دور ماشین به وسیلۀ کنتاکتور اقتصادی تر و ایمنی تر است.
5. توسط کنتاکتور قطع و وصل مصرف کننده از چندین محل امکان پذیر است.
6. با طراحی مدار مناسب می توان سرعت قطع و وصل مدار را توسط کنتاکتور بالا برد.
7. هنگام قطع برق، مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و برای راه اندازی دوباره به استارت نیاز دارد؛ در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می شود.

تفاوت کنتاکتور و رله

  رله و کنتاکتور هر دو سوئیچ های الکترومغناطیسی هستند. یکی از تفاوت های آن ها در این است که رله ها در ولتاژ پایین استفاده می شوند اما کنتاکتورها در ولتاژ بالا کاربرد دارند. کنتاکتور معمولاً در مقابل اضافه بار مقاوم است و نسبت به رله میزان بار جریانی بیشتری را تحمل می کند. در واقع رله ها توان کمتری را تحمل می کنند. کنتاکتورها بر خلاف رله ها برای کنترل و سرکوب قوس تولید شده در هنگام قطع جریان های سنگین طراحی شده اند.