بوبین کنتاکتور که نام دیگر آن سلف می باشد، می توان گفت ساده ترین اجزای تجهیزات الکتریکی در صنعت برق می باشد. البته بوبین جزء مهم ترین قطعات کنتاکتور بوده و نحوه عملکرد کلی کنتاکتور و صحت کار آن بسته به بوبین می باشد. و تا حد زیادی می تواند کیفیت کار کنتاکتور را تعیین کند. اجزای بوبین شامل دو قسمت کلی می شود. که یکی از آنها هسته و دیگری هادی بوبین می باشد. به طوری که هادی بوبین کنتاکتور که بیشتر از سیم مسی ساخته می شود به دور هسته پیچیده می شود. و می تواند به صورت دایره ای ( استوانه ای) یا مربعی به دور هسته قرار گیرد. در کل قسمت هادی، سیم مسی بسیار طولانی است که به طور منظم به دور هسته پیچیده شده است. که قسمتی مهم از یک بوبین را تشکیل می دهد.
کنتاکتور در دسته کلید های قدرت قرار داشته و یکی از پرکاربردترین آنها می باشد. کاربرد کنتاکتور به این صورت است که جریان های بسیار بالا را در تمامی مدارات قدرت، مدارات توزیع و فوق توزیع، قطع و وصل می کند. همچنین مزیتی که در استفاده از کنتاکتور وجود دارد این است که دارای طول عمری بالا است. و کلید زنی با سرعت زیادی انجام می شود و از طریق یک جریان کوچک، می تواند در مدارهای قدرت جریان بزرگتری را کنترل کند. کنتاکتور دارای اجزای مختلفی نظیر بوبین، رله حرارتی، تیغه های فرمان و قدرت، هسته و قطعات دیگر نیز می باشد. و هر کدام از آنها در کنتاکتور نقش مهمی را ایفا می کنند که آسیب دیدن هر یک موجب اختلال شدید در عملکرد کنتاکتور می شود. برای بررسی بیشتر تا پایان مقاله با فرنام الکتریک همراه باشید.
بوبین چگونه کار می کند؟
برای درک بهتر نحوه عملکرد سلف ها می توانیم یک نمونه فرضی از یک مدار الکتریکی داشته باشیم که لامپ رشته ای به صورت موازی به یک سلف متصل شده و جریان در حال عبور از سوئیچ است. هنگامی که سوئیچ روشن می شود، از نظر تئوری سیم پیچ به عنوان یک اتصال کوتاه عمل می کند و بدین طریق از انتشار نور لامپ جلوگیری می کند، زیرا سیم پیچ مقاومت الکتریکی کمتری دارد. در واقعیت، لامپ در ابتدا روشن خواهد بود و کم کم شدت نور را کمتر خواهد کرد. به هنگام خاموش بودن سوئیچ نیز، همین اثر نشان داده خواهد شد.
این اتفاق به دلیل اثر القایی رخ می دهد. هنگامی که جریان از طریق سیم پیچ تغذیه می شود، یک میدان مغناطیسی تولید می کند که جریان دیگری را در جهت مخالف تولید می کند، که سعی خواهد کرد جریان را از طریق سیم پیچ متوقف کند. اگرچه، هنگامی که میدان مغناطیسی برقرار شود، جریان فعلی به حالت عادی بر می گردد. در واقع از منظر دیگر، اگر جهت و جریان داشتن جریان انرژی متوقف شود، میدان مغناطیسی به منظور حفظ آن، جریان الکتریکی را از طریق سیم پیچ تولید می کند. در نتیجه نمی توان میدان مغناطیسی را پایدار نگه داشت و از بین خواهد رفت و لامپ تنها برای مدت زمان کمی روشن می شود.
نحوه عملکرد بوبین کنتاکتور
بوبین کنتاکتور در واقع از دو هسته به شکل های E و U که یکی هسته ثابت و یکی متحرک می باشد و همچنین یک سیم پیچ درهسته ثابت آهنی که در کنار هم تشکیل یک میدان مغناطیسی را می دهند. با برق دار شدن این سیم پیچ نیروی الکترومغناطیس ایجاد شده در سیم پیچ باعث حرکت هسته متحرک توسط یک فنر و در نهایت باعث اتصال کنتاکت های کنتاکتور به تیغه های ثابت (باز به بسته) می شوند.همچنین باید توجه داشته باشیم در کنتاکتور های نوع AC از یک حلقه اتصال کوتاه یا حلقه فراژه استفاده شده است.
حلقه اتصال کوتاه جهت جلوگیری از ارتعاش و لرزش کنتاکتور در اثر تحریک بوبین استفاده می شود.. با توجه به سیم پیچ حامل جریان در بوبین، می توان بیان کرد که این سیم پیچ دارای دو قطب N و S می باشد که می توان با تغییر جهت جریان، قطب های سیم پیچ را عوض نمود. با تغییر شدت جریان در این سیم پیچ مقدار شدت میدان مغناطیسی نیز تغییر می کند.
انواع بوبین کنتاکتور
بوبین کنتاکتور ها را می توان بر اساس فرکانس جریان آن ها و متناسب با کاربردشان دسته بندی نمود:
- بوبین کنتاکتور جریان مستقیم یا DC یا الکترومغناطیس ها با یک جریان مستقیم ثابت که در سیم پیچ های خود کار می کنند.
- فرکانس های صوتی یا بوبین کنتاکتور های AF، سلف یا ترانسفورماتور با جریان متناوب در محدوده فرکانس صوتی، که کمتر از 20 کیلوهرتز کار می کنند.
- فرکانس های رادیویی یا سیم کشی های رادیویی، سلف یا ترانسفورماتور با جریان متناوب در محدوده فرکانس رادیویی، بالاتر از 20 کیلوهرتز کار می کنند.
کاربرد بوبین کنتاکتور
عبور جریان از بوبین کنتاکتور باعث می شود بوبین شکل یک آهن ربای تیغه ای به خود بگیرد. یک سر آن قطب N خواهد شد و سر دیگر آن قطب S . استفاده از چنین آهنربایی دارای این مزیت است که با تغییر شدت جریان، شدت میدان را می توان تغییر داد و همچنین با تغییر جهت جریان قطب های آن عوض خواهد شد، بدون آن که به ترکیب پیچه دست بخورد. ساده ترین کاری که می توان با این وسیله انجام داد ساخت آهنربا ست. تیغه فولادی را درپیچه قرارداده و جریانی را از پیچه عبور می دهیم. پس از مدتی تیغه تبدیل به آهنربای دائمی می شود. همچنین درداخل گالوانومتر ( جریان سنج ) نیز از بوبین کنتاکتور استفاده می شود.
بر عکس پدیده فوق نیز صادق است یعنی اگر یک سیم داخل یک میدان مغناطیسی حرکت کند طوری که خطوط میدان را قطع کند، در آن جریان الکتریکی پدید می آید. پس اگر یک بوبین کنتاکتور داخل یک میدان مغناطیسی به چرخش در آید در آن جریان الکتریسیته ایجاد می شود و اگر جهت حرکت سیم پیچ تغییر کند جهت جریان نیز عوض خواهد شد. این خاصیت در ساخت وسایل مولد جریان های ثابت و متناوب به کارگرفته می شود. از بوبین ها درترانس های تبدیل نیز استفاده می شود که این ترانس ها می توانند ولتاز بالا را به ولتاز های پایین و برعکس تبدیل کنند و این امر در خط انتقال جریان برق از پست مرکزی برق به منازل نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
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.