کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور وسیله اي است که در آن با استفاده از خاصیت الکترومفناطیس تعدادي کنتاکت به یکدیگر وصل یا از یکدیگر جدا می شوند. از این خاصیت جهت قطع و وصل و یا تغییر اتصال مدار استفاده می شود. هر کنتاکتور معمولاً داراي سه کنتاکت اصلی براي مدارمی باشد.

کنتاکتور از دو هسته E شکل که یکی ثابت و دیگري متحرك است، تشکیل می شود. در میان هستۀ ثابت یک سیم پیچ قرار دارد که با عبور جریان از آن نیرویی ایجاد می شود که هسته متحرك را به هستۀ ثابت متصل می­کند. با حرکت هستۀ متحرك، تعدادي کنتاکت باز، بسته و تعدادي کنتاکت بسته، باز خواهند شد. رابطه نیروي کششی مغناطیسی کنتاکتورها عبارت است از :

F = Fm sin2 ωt

 نکته 1: در هستۀ کنتاکتورهاي AC براي جلوگیري از لرزش ناشی از فرکانس از یک حلقۀ اتصال کوتاه شده مانند آنچه که در موتورهاي با قطب چاکدار وجود دارد، استفاده می شود. با القاي ولتاژ در حلقۀ اتصال کوتاه، جریانی از آن خواهد گذشت و این جریان شاري را تولید می کند که با شار اصلی 90 درجه اختلاف فاز دارد و باعث می شود در هسته دائماً شار وجود داشته باشد و نیروي دائمی دو بخش ثابت و متحرك هسته را به هم متصل نگه دارد.

مزایاي استفاده از کنتاکتورها نسبت به کلیدهاي دستی صنعتنی عبارتند از :

1-    امکان کنترلی مصرف کننده از راه دور

2-    کنترل مصرف کننده از چند محل

3-     امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک براي مراحل مختلف کار مصرف کننده

4-    سرعت قطع و وصل زیاد و کم بودن استهلاك کلید

5-    از آنجا که در کنتاکتورها در هنگام قطع و وصل کنتاکتها بر روي هم ساییدگی مکانیکی ندارند لذا عمر مکانیکی آنها نسبت به سایر کلیدها بیشتر است

6-     هنگام قطع برق، مدار مصرف کننده به وسیلۀ کنتاکتور قطع می شود و شروع به کار دستگاه نیاز به استارت مجدد دارد. در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلوگیري به عمل می آید

7-    از نظر حفاظتی نیز کنتاکتورها مطمئن تر بوده، داراي حفاظت مناسبتر و کامل تر هستند.

در شکل 7 -1 نماي ظاهري یک کنتاکتور و اجزاي تشکیل دهنده آن نشان داده شده است.

اجزاي نشان داده شده در شکل 7 -1 عبارتند از:

1-    حامل کنتاکت هاي ثابت (این قسمت باید داراي درجه عایقی مناسبی باشد)

2-    6  ترمینال

3-    صفحه فلزي انتهایی براي نصب قسمت هاي ثابت روي آن

4-    کنتاکت هاي ثابت و متحرك (این کنتاکت ها باید در یک خط قرار گرفته و از پوشش اکسید نقره به منظور بالا بردن ضریب اطمینان در مقابل کار زیاد، در روي آنها استفاده شود.)

5-    بوبین کنتاکتور (در این کنتاکتور بوبین طوري ساخته شده که در مقابل عوامل جوي و نیروهاي مکانیکی، مقام باشد.)

6-     ترمینال هاي ورودي و خروجی (این ترمینال ها طوري طراحی می شوند که به راحتی قابل دسترسی باشند.)

7-    سیستم هستۀ آهنی ثابت و متحرك

8-    قسمت کنترل جرقه (این قسمت باید داراي مقاومت زیاد در برابر گرماي حاصل از جرقه ایجاد شده در هنگام قطع کنتاکتور باشد.)

9-    حامل کنتاکت هاي متحرك (این قسمت باید داراي درجه عایقی مناسبی باشد)

جریانهاي نامي كنتاكتور

 در هر کنتاکتور، جریانهاي نامی مختلفی تعریف می شود. این جریانها عبارتند از

جریان دائمی: این جریان با I_th2 نشان داده می شود و جریانی است که در شرایط کار عادی، در زمانی نا محدود و بدون قطع شدن از کنتاکتها عبور نموده، حرارت غیر مجاز تولید نکند و لزومی به تعمیر و سرویس کنتاکتور نیز احساس نشود.

جریان هفتگی: این جریان با I_th1  نشان داده می شنود و جریانی است که در شرایط نرمال و با هفته ای یکبار اتصال از کنتاکتها عبور کرده و تغییری در خصوصیات کنتاکتور به وجود نیاورد.

جریان شیفتی (هشت ساعتی) : این جریان با I_th  نشان داده می شود و جریانی است که در شرایط کار نرمال و با یکبار اتصال در هر هشت ساعت (یک شیفت کاری) از کنتاکتها می گذرد و تغییری در خصوصیات کنتاکتور به وجو نیاورد.

جریان کار نامی: این جریان با I_e نشان داده می شود و جریانی است که شرط استفاده از کنتاکتور را در رابطه با نوع و مقدار ولتاژ بار بیان می کند. مثلاً اگر این جریان به طور دائم از کنتاکتور عبور نماید. مقدار I_e برابر با I_th خواهد بود. ( I_e=I_th )

جریان اتصال کوتاه: مقدار ماکزیمم جریان در لحظة اتصال کوتاه که ممکن است باعث آسیب در کنتاکتور شود به جریان اتصال کوتاه ضربه ای معروف است. (I_s) همچنین مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاه که کلید برای مدت یک ثانیه قادر به تحمل آن است، جریان یک ثانیه ای یا جریان نامی زمان کم نامیده می شود و با I_th (I_s) مشخص می گردد.

ولتاژ های نامي

كنتاكتور ولتاژهاي نامی تعریف براي هر کنتاکتور عبارتند از

ولتاژ کار نامی: این ولتاژ که با  U_e نشان داده می شود مربوط به کنتاکتها بوده و مقدار ولتاژي است که کنتاکتها با جریان نامی I_e در آن به کار گرفته می شوند. این ولتاژ، توانایی قطع و وصل، نوع و محل استفادة کنتاکتور را مشخص می کند

ولتاژ عایقی نامی: این ولتاژ که با U_i نشان داده می شود، ولتاژي است که استحکام عایقی بین کنتاکتها را نشان می دهد.

ولتاژهای نامی تغذیه بوبین: این ولتاژ که با U_e نشان داده می شود ولتاژي است که باید به بوبین کنتاکتور اتصال یابد تا کنتاکتور عملکرد داشته باشد.

نکته 2 : ولتاژ کنتاکتورهاي صنعتی از 220 ولت تا 660 ولت و کنتاکتهاي اصلی آنها براي جریان 9 A تا 2750A  (مجهز به رادیاتورهاي خفه کننده جرقه در موقع قطع و وصل) ساخته می شوند.

نکته 3 : ولتاژ تغذیه بوبین کنتاکتورها متفاوت بوده و از 24 تا 380 ولت ساخته می شوند. در اکثر کشورهاي صنعتی براي حفاظت بیشتر، تغذیه بوبین کنتاکتورها را زیر ولتاژ حفاظت شده (65 ولت) انتخاب می کنند و یا براي تغذیۀ مدار فرمان از ترانسفورماتور جدا کننده استفاده می کنند.

قابلیت قطع و وصل و طول عمر كنتاكتور

 سرعت قطع و وصل کنتاکتورها در زیر بار را می توان بدون آنکه آسیبی به آنها برسد با طراحی و انتخاب مناسب با 3000 بار در مدت افزایش داد.

تعداد دفعات قطع و وصل کنتاکتور (هر قطع و وصل یک بار) عمر مکانیکی نامیده می شود. طول عمر مکانیکی با حروف از A تا F که اصطلاحاً کلاس کلید نامیده می شود مشخص می شود حرف A تعداد 10³ بار قطع و وصل، حرف B تعداد 10⁴ بار، C تعداد 10⁵ بار،D  تعداد 10⁶ بار، E تعداد 10⁷ بار وF  تعداد 10⁸ بار قطع و وصل را نشان می دهد.

نکته 4 : بعد از حروف کلاس کلید ممکن است عددي به عنوان ضریب قرار گیرد مثلاً E3 براي طول عمر 3×10⁷ بار قطع و وصل به کار می رود.

قدرت قطع كنتاكتور

 به منظور انتخاب کنتاکتور مناسب براي مصرف کننده هاي مورد نظر باید به مشخصات توان، ولتاژ، جریان و ضریب قدرت باري که کنتاکتور مجاز است به آن وصل شود، توجه کرد. همچنین کنتاکتهاي کنتاکتور باید تحمل جریان راه اندازي، جریان دائمی و جریانهاي اتصال کوتاه لحظه اي پیش آمده را نیز داشته باشند. قدرت کنتاکتهاي کنتاکتور در تحمل قوس الکتریکی ناشی از قطع کنتاکتها را قدرت فزع کنتاکتور می نامند. مشخصات بیان شده در بسیاري از موارد بر روي بدنۀ کنتاکتور یا در کاتالوگ آن نوشته می شوند.

براي راحتی کار انتخاب کنتاکتور، طبقه بندي خاصی را براي کنتاکتورها در نظر می گیرند، این طبقه بندي بر اساس نوع جریان و موارد کاربرد انجام می شود. جدول 7 -1 طبقه بندي را نشان می دهد.

 محمدعلی لهراسبی  

مهندس برق الکترونیک