کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور یک دستگاه الکتریکی است که به طور گسترده برای قطع و وصل مدارها استفاده می شود. به همین ترتیب، کنتاکتورهای الکتریکی زیرمجموعه ای از کلیدهای مغناطیسی محسوب می شوند که به آنها رله نیز گفته می شود.

رله یک دستگاه کلیدزنی با کنترل الکتریکی است که از یک بوبین (سیم‌پیچ) مغناطیسی برای باز و بسته کردن مجموعه‌ای از کنتاکت‌ها استفاده می‌کند. این عمل منجر به روشن یا خاموش شدن مدار (برقراری یا قطع مدار) می‌شود. کنتاکتور نوع خاصی از رله است، اگرچه تفاوت‌های مهمی بین رله و کنتاکتور وجود دارد.

کنتاکتورها عمدتاً برای استفاده در کاربردهایی طراحی شده‌اند که نیاز به سوئیچینگ جریان‌های زیاد باشد. اگر به دنبال یک تعریف مختصر از کنتاکتور الکتریکی هستید، می‌توانید چیزی شبیه به موارد زیر بگویید:

کنتاکتور یک دستگاه سوئیچینگ با کنترل الکتریکی است که برای باز و بسته کردن مکرر مدار طراحی شده است. کنتاکتورها معمولاً برای کاربردهای با جریان بالاتر نسبت به رله‌های استاندارد استفاده می شوند، که کار مشابهی را با سوئیچینگ جریان‌های پایین انجام می‌دهند.

کاربردهای کنتاکتور در برق صنعتی

به طور معمول، کنتاکتورها در شرایطی استفاده می شوند که نیاز به قطع و وصل مکرر یا سریع بارهای الکتریکی باشد. با این حال، آنها  قابل تنظیم برای عملکرد در دو حالت “برق‌دار در حالت عادی” (Normally Open، NO) که با تحریک ، مدار را وصل می کنند و “قطع برق در حالت عادی” (Normally Closed، NC) که با تحریک ، مدار را قطع می کنند هستند.

دو کاربرد معمول برای کنتاکتورها عبارتند از:

• راه انداز موتور الکتریکی:

به عنوان رابط بین منبع تغذیه و موتور الکتریکی (الکتروموتور )قرار میگیرد و نقش قطع و وصل مدار را به عهده دارد.هنگامی که یک کنتاکتور به عنوان یک راه انداز مغناطیسی برای یک موتور الکتریکی استفاده می شود، با ترکیب تجهیزات حفاظتی دیگر ، طیف وسیعی از ویژگی‌های ایمنی  مانند قطع برق، حفاظت در برابر اتصال کوتاه، حفاظت از اضافه بار و حفاظت از افت ولتاژ را نیز ارائه می دهد.

• سیستم‌های کنترل روشنایی با توان بالا:

کنتاکتورهایی که برای کنترل تأسیسات روشنایی با توان بالا استفاده می شوند، اغلب در پیکربندی چفت شونده (Latching) برای کاهش مصرف کلی برق چیده می شوند. این تنظیم شامل دو بوبین الکترومغناطیسی است که به صورت هماهنگ کار می کنند. یک بوبین با انرژی‌دار شدن کوتاه ‌مدت، کنتاکت‌های مدار را بسته و به صورت مغناطیسی نگه می‌دارد. بوبین دوم با دریافت انرژی، آن‌ها را دوباره باز می‌کند. این نوع تنظیم به ویژه برای اتوماسیون سیستم‌های روشنایی با مقیاس بزرگ در ادارات، مراکز تجاری و صنعتی رایج است. اصل عملکرد آن شبیه به رله چفت شونده (رله ضربه ) است، اگرچه رله چفت شونده بیشتر در مدارهای کوچک‌تر با بارهای کمتر استفاده می‌شود.

از آنجایی که کنتاکتورها به طور خاص برای این نوع کاربردهای جریان بالا در نظر گرفته شده‌اند، معمولاً از نظر فیزیکی بزرگ‌تر و مستحکم‌تر از دستگاه‌های سوئیچینگ رله استاندارد هستند. با این حال، اکثر کنتاکتورهای الکتریکی همچنان به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به راحتی قابل حمل و نصب باشند و به طور کلی برای استفاده در شرایط میدانی کاملاً مناسب در نظر گرفته می‌شوند.

• سیستم‌های توزیع برق: در توزیع برق صنعتی، کنتاکتورها به منظور کنترل و توزیع جریان الکتریکی در تجهیزات مختلف مانند پنل‌های برق، تابلوهای برق و سوئیچ‌های بار استفاده می‌شوند.

نحوه عملکرد کنتاکتورها

برای درک بهتر نحوه عملکرد یک کنتاکتور، بهتر است با سه جزء اصلی هر کنتاکتور الکتریکی آشنا شوید. این اجزا عبارتند از:

• بوبین (الکترومغناطیس):جزء کلیدی یک کنتاکتور است. بسته به نحوه طراحی دستگاه، هنگامی که برق دریافت می کند، عمل خاصی را روی کنتاکت های سوئیچ (باز کردن یا بستن آنها) انجام می دهد.
• کنتاکت ها: اجزای دستگاه هستند که جریان الکتریکی را در مدار تحت سوئیچینگ حمل می کنند. انواع مختلفی از کنتاکت ها در اکثر کنتاکتورها وجود دارد، از جمله فنرها و کنتاکت های قدرت. هر نوع عملکرد خاصی در انتقال جریان و ولتاژ دارد.
• پوسته کنتاکتور: بخش مهم دیگری از دستگاه است. این محفظه ای است که بوبین و کنتاکت ها را احاطه می کند و به عایق بندی اجزای کلیدی کنتاکتور کمک می کند. پوسته، کاربران را در برابر تماس تصادفی با هر قسمت رسانای سوئیچ محافظت می کند و همچنین حفاظت محکمی در برابر خطرات ناشی از گرمای بیش از حد، انفجار و خطرات محیطی مانند نفوذ گرد و رطوبت ارائه می دهد.

اصل عملکرد یک کنتاکتور الکتریکی ساده است. هنگامی که جریان الکتریکی از بوبین الکترومغناطیسی عبور می کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. این باعث می شود آرماتور داخل کنتاکتور به شیوه خاصی نسبت به کنتاکت های الکتریکی حرکت کند.

بسته به طراحی خاص دستگاه و نقشی که برای آن در نظر گرفته شده است، این حرکت معمولاً منجر به باز یا بسته شدن کنتاکت ها می شود.

کنتاکتورهای Normally Open (NO): تحریک بوبین با ولتاژ، کنتاکت ها را به هم فشار می دهد، مدار را برقرار می کند و اجازه می دهد جریان در مدار جریان یابد. زمانی که بوبین از برق خارج شود، کنتاکت ها باز و مدار قطع می شود. این نحوه طراحی اکثر کنتاکتورها است.

کنتاکتورهای Normally Closed (NC): برعکس عمل می کنند. مدار در حالی که کنتاکتور بدون انرژی است کامل (کنتاکت ها بسته) است اما هر زمان که جریان به الکترومغناطیس عرضه شود، قطع می شود (کنتاکت ها باز). این تنظیم برای کنتاکتورها کمتر رایج است، اگرچه برای سوئیچ های رله استاندارد یک تنظیم جایگزین نسبتاً رایج است.

کنتاکتورها می توانند به سرعت این کار سوئیچینگ را در طول هزاران (یا حتی میلیون ها) چرخه در طول عمر کامل خود انجام دهند.

تفاوت بین کنتاکتور ورله

مقایسه کنتاکتور و رله در برق صنعتی

اگرچه پیش از این اشاره کردیم که کنتاکتورها برای کاربردهای با توان بالاتر نسبت به رله ها استفاده می شوند، درک دقیق تفاوت های فنی بین کنتاکتور و رله کمی پیچیده تر است.

 تفاوت های بین کنتاکتور و رله شامل موارد زیر است:

ظرفیت بار: کنتاکتورها برای تحمل سوئیچینگ توان بسیار بالاتر از رله های کنترل طراحی و ساخته شده اند. رله ها به طور معمول برای استفاده با بارهای حدود 5A-15A رزرو شده اند و اغلب برای 10A یا کمتر رتبه بندی می شوند.

استانداردهای کنتاکت: کنتاکتورها تقریباً همیشه در یک پیکربندی به طور معمول باز (NO) طراحی می شوند. این بدان معناست که مدار فقط در حالی برقرار می شود که الکترومغناطیس در کنتاکتور جریان دریافت می کند. رله ها را می توان به راحتی با هر دو کنتاکت NO و NC پیدا کرد.

حفاظت ها و ویژگی های ایمنی: کنتاکتورها معمولاً در ترکیب با تجهیزات حفاظتی ، طیف گسترده تری از قطع کننده های ایمنی و محافظت ها را ارائه می دهند که نشان دهنده این واقعیت است که آنها برای کاربردهای با توان بالاتر طراحی شده اند. در واقع، نوع خاصی از سوئیچ که به عنوان رله های اضافه بار کنتاکتور شناخته می شود، به طور خاص برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد ماشین آلات و مدارهای برق طراحی شده است.

 ویژگی های ایمنی استاندارد کنتاکتور عبارتند از:

• کنتاکت های فنری، برای قطع مدار الکتریکی در صورت خاموش شدن کنتاکتور
• محافظت اضافه بار که با کمک بی متال در صورت دریافت جریان ناگهانی مدار برای مدت معین فعال می شود
• سرکوب قوس مغناطیسی، که هر قوس جریانی را مجبور می کند مسافت بیشتری را نسبت به انرژی که حمل می کند طی کند

از آنجایی که کنتاکتورها برای کاربردهای سنگین و با توان بالاتر در نظر گرفته شده اند، از نظر فیزیکی بزرگتر و سنگین تر از رله ها هستند و سرعت سوئیچینگ آنها به طور قابل توجهی کندتر است. آنها همچنین در اکثر موارد گران‌تر از رله‌ها هستند و به دلیل کویل‌های الکترومغناطیسی بزرگ‌ترشان، برق بیشتری مصرف می‌کنند.

انواع کنتاکتور

– کنتاکتور مغناطیسی

در میان انواع مختلف کنتاکتور، کنتاکتورهای مغناطیسی به دلایل متعددی محبوب‌ترین و کارآمدترین نوع محسوب می‌شوند. این کنتاکتورها به صورت الکترومکانیکی عمل می‌کنند، به این معنی که از یک سیم‌پیچ (بوبین) و یک هسته آهنی برای کنترل جریان الکتریکی استفاده می‌کنند. برخلاف برخی انواع دیگر، کنتاکتورهای مغناطیسی نیازی به دخالت دستی ندارند و با اعمال ولتاژ به بوبین، به صورت خودکار مدار را قطع یا وصل می‌کنند.

مزایای کلیدی کنتاکتورهای مغناطیسی:

• کارایی بالا: کنتاکتورهای مغناطیسی تنها به مقدار کمی جریان برای کنترل باز و بسته شدن مدار نیاز دارند. این امر آن‌ها را نسبت به انواع دیگر که ممکن است از جرقه‌های الکتریکی برای قطع و وصل استفاده کنند، متمایز میسازد.
• ایمنی بیشتر: عدم نیاز به کنترل دستی، ریسک‌های ناشی از تماس مستقیم افراد با جریان الکتریکی را کاهش می‌دهد. همچنین، استفاده از آن‌ها در شرایط خطرناک یا دور از دسترس امکان‌پذیر است.
• کنترل از راه دور: با توجه به طراحی الکترومکانیکی، کنتاکتورهای مغناطیسی را می‌توان از راه دور با اعمال ولتاژ به بوبین کنترل کرد. این ویژگی امکان ایجاد سیستم‌های کنترل خودکار و بهبود کارایی کلی را فراهم می‌کند.
• قابلیت اطمینان بالا: طراحی ساده و مستحکم کنتاکتورهای مغناطیسی، به آن‌ها دوام و قابلیت اطمینان بالایی می‌بخشد.

– سوئیچ های تیغه ای

سوئیچ های تیغه ای، که در اواخر قرن نوزدهم معرفی شدند، احتمالا اولین نوع کنتاکتورهای مورد استفاده بوده اند. کاربرد اصلی آنها کنترل موتورهای الکتریکی بود. این سوئیچ ها از یک نوار فلزی تشکیل می شدند که با اعمال نیرو به پایین، با کنتاکت ها درگیر شده و مدار را وصل می کرد. برای کنترل این سوئیچ، یک اهرم بزرگ تعبیه شده بود که فرد باید در کنار آن ایستاده و سوئیچ را به صورت دستی به حالت بسته درمی آورد.

اما همانطور که با فناوری‌های قدیمی انتظار می‌رود، این روش سوئیچینگ کارآمد نبوده و مشکلات عملکردی زیادی به همراه داشت. مهم‌ترین مشکل، سایش سریع کنتاکت‌ها بود. باز و بسته کردن دستی سریع سوئیچ برای جلوگیری از قوس‌زدن دشوار بود و در نتیجه، سوئیچ‌های مس نرم دچار خوردگی می‌شدند. این خوردگی آن‌ها را در برابر آلودگی و رطوبت آسیب‌پذیرتر کرده و منجر به زنگ‌زدگی می‌شد.

با گذشت زمان و پیشرفت فناوری، موتورهای بزرگ‌تری ساخته شدند. موتورهای بزرگ‌تر برای کار به جریان‌های بیشتری نیاز داشتند. اما کار با سوئیچ‌هایی که جریان‌های بسیار بالایی را تحمل می‌کردند بسیار خطرناک بود، بنابراین این نوع کنتاکتورها دیگر کارآمد نبودند. با وجود بهبودهای مداوم در فناوری، مشکلات و خطرات عملیاتی و عمر کوتاه کنتاکت‌ها مانع از توسعه کامل سوئیچ‌های تیغه ای شدند.

– کنتاکتور کنترل دستی

پس از کشف خطرات مرتبط با استفاده از سوئیچ‌های تیغه ای، مهندسان و پژوهشگران دستگاه دیگری به نام کنترل کننده دستی را طراحی کردند که ایمنی بهتر و ویژگی‌های جدیدی را نسبت به سوئیچ‌های تیغه ای ارائه می‌داد. ویژگی‌های جدیدی که به این طراحی اضافه شد عبارتند از:

محفظه برای دستگاه: کنترل کننده دستی در یک محفظه محکم قرار گرفته است که آن را از خطرات محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و تماس تصادفی محافظت می‌کند.

اندازه‌های کوچک‌تر: کنترل کننده دستی نسبت به سوئیچ‌های تیغه ای بسیار کوچک‌تر است و کار با آن را بسیار ساده‌تر می‌کند.

کنتاکت‌های دوپارچه: برخلاف سوئیچ‌های تیغه ای که از کنتاکت‌های تک‌پارچه استفاده می‌کردند، کنترل کننده دستی از کنتاکت‌های دوپارچه بهره می‌برد. این ویژگی باعث افزایش ایمنی و قابلیت اطمینان دستگاه می‌شود.

ایمنی بسیار بالا: کنترل کننده دستی با توجه به محفظه محافظ، اندازه کوچک‌تر و استفاده از کنتاکت‌های دوپارچه، بسیار ایمن‌تر از سوئیچ‌های تیغه ای است.

از میان ویژگی‌های جدید، مهم‌ترین مورد پس از ایمنی، استفاده از کنتاکت‌های دوپارچه است. این کنتاکت‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مدار را همزمان در دو نقطه قطع می‌کنند. این ویژگی به شما امکان می‌دهد حتی در فضاهای کوچک‌تر با جریان‌های بیشتری کار کنید. همانطور که از نام آن پیداست، کنتاکت‌های دوپارچه با باز شدن، دو مجموعه کنتاکت را از هم جدا می‌کنند. دکمه یا سوئیچ کنترل کننده دستی به خود دستگاه متصل است، بنابراین امکان کنترل از راه دور وجود ندارد.

پس از فعال شدن کنترل کننده دستی، مدار قدرت فعال می‌شود و جریان الکتریکی به بار منتقل می‌شود. به دلیل بهره‌وری بالاتر و ایمنی بیشتر، کنترل کننده‌های دستی جایگزین سوئیچ‌های تیغه ای شدند و حتی امروزه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند، اگرچه به اندازه قرن بیستم رایج نیستند.

سوالات متداول

رایج ترین دلیل خرابی کنتاکتور چیست؟

کنتاکتورهای الکتریکی نقش حیاتی در کنترل جریان در مدارهای قدرت ایفا می کنند. با این حال، مانند هر قطعه دیگری، کنتاکتورها نیز می توانند دچار خرابی شده و نیاز به تعمیر یا تعویض داشته باشند. در اینجا به شایع ترین دلایل خرابی کنتاکتورها می پردازیم:

• جوش خوردن یا چسبیدن کنتاکت ها:

این رایج ترین نوع خرابی است که در آن، کنتاکت های موجود در دستگاه به هم چسبیده یا در یک موقعیت ثابت قفل می شوند. عوامل متعددی می توانند به این پدیده منجر شوند، از جمله:

جریان های هجومی بیش از حد: جریان های لحظه ای بالا هنگام راه اندازی دستگاه می توانند باعث ذوب شدن و جوش خوردن کنتاکت ها به یکدیگر شوند.

ولتاژ کنترل ناپایدار: نوسانات ولتاژ ورودی به کنتاکتور می تواند باعث جرقه زدن بین کنتاکت ها و در نهایت جوش خوردن آنها شود.

زمان گذار کوتاه برای جریان های اوج: اگر زمان لازم برای تغییر از جریان کم به جریان اوج کوتاه باشد، می تواند باعث ایجاد جرقه و جوش خوردن کنتاکت ها گردد.

ساییدگی و فرسودگی طبیعی: مرور زمان، آلیاژهای محافظ روی سطح کنتاکت ها ساییده می شوند و مس زیرین در معرض قرار می گیرد که می تواند به جوش خوردن منجر شود.

• سوختن بوبین:

سوختن بوبین (سیم پیچ)، علت کمتر رایج خرابی کنتاکتور است که توسط عوامل زیر ایجاد می شود:

ولتاژ بیش از حد یا ناکافی: اعمال ولتاژ بالاتر یا پایین تر از مقدار مجاز به بوبین، باعث گرم شدن بیش از حد و در نهایت سوختن آن می شود.

نفوذ آلودگی: تجمع گرد و غبار، رطوبت و یا هر نوع آلودگی در فاصله هوایی اطراف بوبین می تواند منجر به اختلال در میدان مغناطیسی و گرم شدن بیش از حد آن شود.

علاوه بر موارد ذکر شده، عوامل دیگری نیز می توانند در خرابی کنتاکتورها نقش داشته باشند. بررسی دقیق تاریخچه عملکرد دستگاه، علائم خرابی و بازرسی فیزیکی کنتاکتور، به تشخیص علت دقیق خرابی و انجام اقدامات تعمیر یا تعویض مناسب کمک می کند.

معنی  A1و A2  در کنتاکتور چیست؟

در اکثر کنتاکتورها، A1 و A2 به دو سر سیم پیچ الکترومغناطیسی اشاره می‌کنند. اغلب تولیدکنندگان کنتاکتور برای مشخص کردن دو ترمینالی که برق را به سیم پیچ مغناطیسی دستگاه متصل می‌کنند، از حروف A1 و A2 استفاده می‌نمایند.

به طور خلاصه:

A1 و A2 ورودی‌های برق به سیم پیچ الکترومغناطیسی کنتاکتور هستند.

این ترمینال‌ها با ولتاژ DC (جریان مستقیم) یا AC (جریان متناوب ) تغذیه می‌شوند تا جریان الکتریکی را در سیم پیچ ایجاد کنند و میدان مغناطیسی را برای عملکرد کنتاکتور فعال کنند.

موقعیت دقیق A1 و A2 ممکن است بسته به مدل و سازنده کنتاکتور متفاوت باشد، اما معمولاً روی بدنه دستگاه مشخص شده‌اند.

در برخی موارد، ممکن است ترمینال‌های دیگری مانند A3 و A4 نیز روی کنتاکتور وجود داشته باشند. این ترمینال‌ها ممکن است برای اهداف دیگری مانند کنتاکت‌های کمکی یا اتصال به تجهیزات جانبی استفاده شوند.

مهم است که قبل از کار با هر کنتاکتوری، به دستورالعمل‌های سازنده مراجعه کنید تا از موقعیت دقیق ترمینال‌ها و نحوه اتصال صحیح آن‌ها مطمئن شوید.