ساختار فنی کنتاکتور ها

 در دنیای پیچیده و الکتریسیته اطرافمان، تجهیزات الکتریکی از جمله کنتاکتور ها نقش بسیار حیاتی دارند. در این مقاله، به بررسی اصول و مفاهیم مرتبط با ساختار فنی کنتاکتور ها خواهیم پرداخت. سعی می‌کنیم از سطح مبتدی تا پیشرفته به شما توضیح دهیم که چگونه این تجهیزات اساسی در سیستم‌های الکتریکی عمل می‌کنند و چه اهمیتی در جریان‌های بزرگ و کوچک دارند با فرنام الکتریک همراه باشید.

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.

ساختار فنی کنتاکتور ها: مفهوم و کاربرد

کنتاکتور یک نوع دستگاه الکتریکی است که برای کنترل جریان الکتریکی بزرگتر، معمولاً در سیستم‌های برقی صنعتی و تجاری، استفاده می‌شود. وظیفه اصلی کنتاکتور، روشن و خاموش کردن اجزای سیستم الکتریکی بزرگ مانند موتورها، پمپ‌ها، کمپرسورها و دستگاه‌های صنعتی دیگر است. این دستگاه‌ها اغلب به عنوان “سوئیچ‌های الکتریکی توسط مغناطیس” شناخته می‌شوند.

یک کنتاکتور عمدتاً از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. بخش تماس (Contacts): این بخش شامل قطب‌های تماس است که به عنوان مسیرهای جریان الکتریکی بین منبع تغذیه و بار (دستگاه یا موتور) عمل می‌کنند. قطب‌های تماس می‌توانند در دو حالت باشند: بسته (فعال) یا باز (غیرفعال). با تغییر وضعیت قطب‌های تماس، جریان الکتریکی به بار متصل یا از آن جدا می‌شود.
2. بخش کنترل (Coil): این بخش شامل مغناطیس (coil) است که به وسیله جریان الکتریکی از یک منبع تغذیه جداگانه تغذیه می‌شود. وقتی جریان به مغناطیس زده می‌شود، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود و این میدان باعث جذب قطب‌های تماس می‌شود و آن‌ها را بسته می‌کند. با قطع جریان از مغناطیس، قطب‌های تماس به حالت اولیه (باز) باز می‌گردند.

به کمک کنتاکتورها، می‌توان جریان‌های بزرگتر را با اعتبار از جریان‌های کوچکتر کنترل کرد. این امکان را فراهم می‌کنند که از دستگاه‌های کم توان‌تر مانند رله‌ها برای کنترل دستگاه‌ها و ماشین‌آلات با جریان‌های بالا استفاده شود. این تکنولوژی برای کنترل دقیق و امن عملیات در صنعت‌های مختلف، از جمله خودروسازی، مواد غذایی، تولید برق و صنایع دیگر بسیار حیاتی است.

ساختار فنی کنتاکتور ها: ساختار داخلی 

ساختار داخلی کنتاکتورها به شکلی است که قابلیت کنترل جریان‌های قوی را فراهم کند. این دستگاه‌ها به طور عمده از قطعات مختلف تشکیل شده‌اند که به هم پیوسته و با همکاری عملکرد کنترلی مورد نظر را انجام می‌دهند. در زیر به برخی از اجزای اصلی ساختار داخلی کنتاکتورها اشاره می‌کنم:

1. قطب‌های تماس (Contacts): قطب‌های تماس بخش مهمی از کنتاکتورها را تشکیل می‌دهند. این قطب‌ها معمولاً از جنس موادی مانند فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مقاوم در برابر سایش و خوردگی تهیه می‌شوند. قطب‌های تماس به عنوان مسیر جریان الکتریکی بین منبع تغذیه و بار (مثلاً موتور یا دستگاه) عمل می‌کنند.
2. قاب‌های قطب‌های تماس (Contact Frames): قاب‌ها به قطب‌های تماس محل نگهداری و اتصال می‌دهند. این قاب‌ها باید توانایی تحمل جریان‌های بالا و تولید حرارت ناشی از این جریان‌ها را داشته باشند.
3. سیستم کنترل کننده: این بخش شامل مدارهای الکترونیکی و الکتریکی است که برای کنترل کارکرد کنتاکتور و همچنین اتصال و قطع قطب‌های تماس استفاده می‌شود. سیستم کنترل کننده می‌تواند شامل منبع تغذیه، رله‌ها، سوئیچ‌ها و مؤلفه‌های الکترونیکی دیگر باشد.
4. سیستم جذب لرزش و هت‌سینک: در زمان قطع قطب‌های تماس، جریان الکتریکی ممکن است باعث ایجاد لرزش و همچنین تولید حرارت بیش از حد شود. برای مهار این مشکلات، کنتاکتورها از سیستم‌های جذب لرزش و هت‌سینک بهره می‌برند.
5. سیستم مغناطیسی: در برخی از کنتاکتورها، به منظور کنترل ولتاژها و جریان‌ها از سیستم‌های مغناطیسی بهره می‌برند. این سیستم‌ها شامل مغناطیس‌های قوی هستند که به کمک جریان الکتریکی، قطب‌های تماس را جدا یا به هم می‌زنند.
6. محافظ حرارتی: به منظور جلوگیری از گرمای زیاد در قسمت‌های کنتاکتور، معمولاً محافظ حرارتی در طراحی قرار می‌گیرد. این محافظ‌ها به طور خودکار کنتاکتور را قطع می‌کنند اگر دما به سطح بالایی برسد.

همچنین مهم است به این نکته اشاره کنم که ساختار داخلی کنتاکتورها بسته به نوع و کاربرد آن‌ها ممکن است متفاوت باشد. برای مثال، کنتاکتورهای حرارتی و الکترومغناطیسی ساختار‌های متفاوتی دارند.

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.

ساختار فنی کنتاکتور ها: 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.

ساختار فنی کنتاکتور ها: مینی کنتاکتورها

مینی کنتاکتورها نوعی کنتاکتورهای کوچک‌تر هستند که به عنوان جایگزین‌هایی مناسب برای کنتاکتورهای استاندارد در کاربردهایی با اندازه کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع کنتاکتورها اغلب در برنامه‌هایی که نیاز به کنترل و مدیریت بارهای کوچک‌تر یا مصرف کمتر توان دارند، استفاده می‌شوند.

برخی ویژگی‌ها و کاربردهای مینی کنتاکتورها عبارتند از:

1. اندازه کوچک: مینی کنتاکتورها به دلیل اندازه کوچک‌تر خود در مقایسه با کنتاکتورهای استاندارد، در فضاهای محدود و نصب‌هایی که اندازه مهم است، مناسب هستند.
2. مصرف توان کم: به دلیل استفاده در بارهای کمتر، مینی کنتاکتورها معمولاً توان مصرفی کمتری دارند و از این جهت اقتصادی‌تر می‌باشند.
3. کاربردهای خانگی و کوچک صنعتی: معمولاً در کاربردهای خانگی، دفاتر، و کارگاه‌های کوچک صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، کنترل دستگاه‌های نورپردازی، پمپ‌های کوچک، و تجهیزات خنک‌کننده.
4. قابلیت تعویض قطعات: برخی از مدل‌های مینی کنتاکتورها دارای قابلیت تعویض سریع قطعات هستند، که این ویژگی امکان تعمیر و تغییر آسان‌تر را فراهم می‌کند.
5. امکان اتصال به رله‌های حرارتی و فشاری: مانند کنتاکتورهای استاندارد، مینی کنتاکتورها نیز می‌توانند به رله‌های حرارتی و فشاری وصل شوند تا از خطرات احتمالی ناشی از افزایش جریان یا حرارت بیش از حد جلوگیری کنند.

در کل، مینی کنتاکتورها به عنوان گزینه‌ای مناسب در مواردی که اندازه کوچک، مصرف توان کم و کاربردهای خانگی یا کوچک صنعتی اهمیت دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ساختار فنی کنتاکتور ها: مزایا و معایب

همانطور که هر تجهیزی مزایا و معایب خود را دارد، کنتاکتورها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. برای تصمیم‌گیری در مورد استفاده از کنتاکتورها در پروژه‌های خود، بهتر است با مزایا و معایب آن‌ها آشنا شوید.

مزایای استفاده از کنتاکتورها

• تحمل بار بالا: کنتاکتورها برای کنترل بارهای سنگین و بزرگ طراحی شده‌اند و از توانایی تحمل جریان‌های بالا برخوردارند.
• قابلیت کارکرد در ولتاژهای مختلف: بسته به نوع کنتاکتور، قادر به کارکرد در ولتاژهای مختلفی می‌باشند.
• کارکرد اتوماتیک: کنتاکتورها به راحتی با تریگرهای اتوماتیک مختلف قابل کنترل هستند.

معایب استفاده از کنتاکتورها

• اندازه بزرگ: کنتاکتورها به دلیل توانایی کنترل بارهای سنگین اغلب اندازه‌های بزرگی دارند.
• هزینه: برخی از کنتاکتورهای قدرت دارای هزینه بالایی هستند.
• تراکم: به دلیل اندازه‌های بزرگ، ممکن است در محیط‌های محدود تراکم ایجاد شود.