وظیفه کنتاکتور چیست؟ بررسی تفاوت AC و DC

امروزه برق در کلیه طبقات جوامع به‌عنوان یک نیاز اجباری قلمداد می‌شود، از این رو تجهیزات الکتریکی مهم‌ترین بخش از چرخه‌ برق به حساب می‌آیند. از جمله پرکاربردترین این تجهیزات می‌توان به کنتاکتور اشاره کرد. قطعه‌ای کوچک اما بسیار مهم در سیستم‌های برقی که نقش اصلی آن کنترل جریان برق و روشن و خاموش کردن مدارهاست.

شناخت دقیق وظایف این قطعه، به‌خصوص تفاوت عملکرد آن در جریان‌های AC و DC، می‌تواند تفاوت بین یک سیستم ایمن و قابل اعتماد با یک سیستم پرخطا را رقم بزند. اگر می‌خواهید بدانید چرا انتخاب درست کنتاکتور برای هر نوع مدار اهمیت دارد و چگونه می‌توانید با دانستن این تفاوت‌ها کارایی و ایمنی را افزایش دهید، این مطلب را دنبال کنید.

کنتاکتور چیست؟

این تجهیز یکی از تجهیزات اصلی کنترل الکترومکانیکی برای قطع یا اتصال بار و منبع تغذیه در مدار محسوب می‌شود و از لحاظ کاربردی، کنتاکتور و رله مشابه یکدیگر هستند.

اما باید خاطر نشان کرد که از میان این 2 قطعه دستگاهی که برای انتقال جریان بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، کنتاکتور بوده و در مقابل آن رله برای اموری که نیازمند جریان کمتر هستند، کاربرد دارد. کنتاکتور در واقع یک کلید کنترل شده‌ الکتریکی برای سوییچ کردن مدار قدرت است؛ عمدتا کنتاکتورها به وسیله‌ مداری کنترل می‌شوند که توان بسیار پایین‌تری به نسبت مدار سوئیچ دارند.

به نحوی که اغلب کنتاکتورها را برای موتورهایی با توان 50 اسب بخار به کار می‌گیرند. در این خصوص به عنوان مثال می‌توان گفت: کنتاکتور مانند یک آهنربای الکتریکی 24 ولتی است که می‌تواند یک کلید موتور با 230 ولت را کنترل نماید.

وظایف اصلی کنتاکتور

این تجهیزات نقش بسیار مهمی در کنترل و مدیریت جریان برق در مدارهای الکتریکی دارند. در انواع سیستم‌های قدرت و فرمان، کنتاکتور کاربردهای متعددی را به منظور بهبود ایمنی، کارایی و کنترل از راه دور فراهم می‌کند. وظایف اصلی کنتاکتورها موارد زیر می‌باشند:

کنترل چندگانه و مدیریت از راه دور

این تجهیز باعث می‌شود که یک مصرف‌کننده الکتریکی از چند نقطه مختلف کنترل شود؛ یعنی می‌توان دستگاه‌ها را از مکان‌های متفاوت روشن یا خاموش کرد. همچنین قابلیت کنترل از راه دور سبب می‌شود سیستم‌ها بدون نیاز به حضور فیزیکی، به راحتی مدیریت شوند و عملیات پیچیده‌تر اتوماسیون انجام شود.

قطع و وصل سریع و ایمن جریان برق

به‌دلیل طراحی خاص کنتاکتور، جریان برق را با سرعت و دقت بسیار بالا، قطع و وصل می‌کنند. این ویژگی باعث می‌شود از نوسانات ناخواسته و آسیب به تجهیزات جلوگیری شود و عملکرد سیستم‌ها به صورت مطمئن و پایدار حفظ گردد.

کاهش استهلاک و افزایش عمر تجهیزات

برخلاف کلیدهای مکانیکی معمولی، کنتاکتورها تماس مستقیم و ساییدگی کمتری هنگام قطع و وصل جریان دارند. این موضوع سبب کاهش استهلاک قطعات و افزایش طول عمر مفید کل سیستم‌های برقی و صنعتی می‌شود که باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌گردد.

کاربرد در مدارهای قدرت و حفاظت

کنتاکتورها در مدارهای قدرت نقش انتقال جریان به مصرف‌کننده‌های بزرگ مثل موتورها و بارهای صنعتی را بر عهده دارند. علاوه بر این با اجرای عملکردهای حفاظتی، در شرایط اضطراری مدار را قطع می‌کنند تا از آسیب‌های جدی به سیستم‌ها جلوگیری شود.

کنترل سیستم‌های روشنایی و تهویه

کنتاکتورها در سیستم‌های روشنایی بزرگ مانند: ساختمان‌های اداری و تجاری و همچنین در تجهیزات گرمایشی، سرمایشی و تهویه مطبوع به کار می‌روند. این تجهیزات به کمک کنتاکتورها به‌صورت مرکزی و اتوماتیک کنترل شده و انرژی بهینه‌تری مصرف می‌کنند.

نقش کلیدی در اتوماسیون صنعتی و PLC

در سیستم‌های پیشرفته اتوماسیون و کنترل با استفاده از PLC، کنتاکتورها به عنوان عناصر اصلی عمل می‌کنند. آنها اجرای فرمان‌های منطقی و عملکردهای پیچیده را به صورت دقیق و سریع ممکن می‌سازند و بستر هوشمندسازی و خودکارسازی صنایع را فراهم می‌آورند.

♦ معرفی محصول مرتبط: کنتاکتور هیوندای

انواع کنتاکتورها براساس فاز

براساس تعداد فازهای مداری که کنترل می‌کنند کنتاکتورها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. هر نوع کنتاکتور متناسب با نیازهای خاص سیستم‌های تک‌فاز یا چندفاز طراحی شده است تا عملکرد بهینه و ایمنی لازم را فراهم کند.

کنتاکتور تک فاز

این کنتاکتور بیشتر در سیستم‌های کوچک‌تر و دستگاه‌های خانگی کاربرد دارد. کنتاکتورهای تک فاز به خاطر ساختار ساده و قابلیت‌های ویژه جایگزینی مناسب برای کلیدهای معمولی با عمر طولانی‌تر و کارایی بهتر محسوب می‌شود.

ویژگی‌های کنتاکتور تک فاز:

• طراحی شده برای مدارهای تک‌فاز با جریان تا حدود 60 آمپر
• کوچک‌تر و ساده‌تر از کنتاکتورهای سه‌ فاز
• امکان قطع و وصل مکرر و نامحدود بدون ساییدگی مکانیکی
• قابلیت کنترل از راه دور و اتوماتیک شدن مدار فرمان
• سرعت بالای قطع و وصل در طراحی‌های بهینه
• افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش نیاز به تعمیرات دوره‌ای
• عملکرد بی‌صدا و میزان صدای بسیار کم هنگام کار
• امنیت بالاتر در برابر وصل ناگهانی برق پس از قطع

به دلیل مزایایی همچون: طول عمر بالاتر، قابلیت کنترل از راه دور و قطع و وصل سریع، گزینه‌ای مناسب برای استفاده در مدارهای روشنایی، فن‌ها، پمپ‌ها و لوازم خانگی است.

کنتاکتور سه فاز

یکی از تجهیزات مهم در مدارهای قدرت است که با استفاده از جریان کوچک الکترومغناطیسی، جریان‌های بزرگ‌تر را کنترل می‌کند. این وسیله به‌صورت خودکار عمل قطع و وصل مدار را انجام می‌دهد و به جای کنترل دستی، امکان فرمان از راه دور و اتوماتیک را فراهم می‌کند. ویژگی‌های کنتاکتور سه فاز:

• امکان فرمان از چند محل و کنترل از راه دور به‌صورت اتوماتیک
• قابلیت طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف‌کننده
• سرعت قطع و وصل بالا و کاهش استهلاک قطعات
• عمر مکانیکی بیشتر به دلیل عدم ساییدگی مستقیم کنتاکت‌ها هنگام قطع و وصل
• مناسب برای ولتاژهای صنعتی 350 تا 400 ولت

به‌خاطر ویژگی‌های منحصر به فردش در کنترل انواع بارهای الکتریکی مانند: الکتروموتورها، بانک‌های خازنی و گرمکن‌های الکتریکی، وسیله‌ای مطمئن و پرکاربرد در صنایع مختلف است که علاوه بر افزایش ایمنی، عمر مفید تجهیزات را نیز افزایش می‌دهد.

عملکرد کنتاکتور چگونه است؟

عملکرد آن بر پایه میدان مغناطیسی ایجادشده توسط سیم‌پیچ داخلی است که باعث جابجایی قطعات مکانیکی و برقراری یا قطع مدار می‌شود.

1. جریان از مدار کنترل خارجی وارد کنتاکتور می‌شود و هسته الکترومغناطیسی را تحریک می‌کند.
2. سیم‌پیچ درون کنتاکتور خود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که باعث حرکت آرمیچر می‌شود.
3. پس از آن یک کنتاکت معمولی مدار را بین کنتاکت‌های ثابت و متحرک کامل می‌کند که همین امر موجب می‌شود، جریان از کنتاکت‌ها به بار منتقل شود.
4. در صورتیکه جریان حذف گردد؛ سیم‌پیچ بدون انرژی گشته و از سویی نیروی مغناطیسی به صفر خواهد رسید. در نتیجه نیروی فنر بیشتر شده و آرمیچر را به عقب خواهد کشید، در واقع به مدار باز می‌گرداند.

این عملکرد ساده ولی دقیق، امکان کنترل ایمن و مطمئن تجهیزات الکتریکی را فراهم می‌کند. به این ترتیب کنتاکتور نقش حیاتی در اتوماسیون و حفاظت از مدارهای الکتریکی ایفا می‌کند.

تفاوت اصلی بین کنتاکتور AC و کنتاکتور DC

ورودی سیم‌ پیچ کنتاکتور می‌تواند به دو صورت AC و DC باشد؛ در واقع جریان از یک مدار کنترل خارجی به سمت کنتاکتور آمده و هدف آن تحریک هسته‌ الکترومغناطیسی است. تفاوت‌های این دو تجهیز شامل موارد زیر می‌شود:

حلقه‌ اتصال کوتاه در کنتاکتورها

کنتاکتور AC دارای یک حلقه اتصال کوتاه در انتهای هسته‌ استاتیک خود است که به از بین بردن لرزش و نویزهای حاصل آمده از آهنربای الکتریکی کمک شایانی می‌کند. در صورتیکه کنتاکتور DC فاقد حلقه اتصال کوتاه است.

تفاوت در فرکانس کاری

کنتاکتور AC دارای جریان راه‌اندازی بالا با فرکانس کاری حداکثری 600 بار در ساعت است و این در حالی است که کنتاکتور DC دارای جریان راه‌اندازی حدود 1200 بار در ساعت است.

کنتاکتور AC از قوس شبکه جهت وسیله‌ای برای خاموش کردن مدار استفاده می‌کند و در مقابل کنتاکتور DC از قوس خاموش کننده مغناطیسی برای این امر استفاده می‌کند.

نوع جریان

کنتاکتورهای AC برای مدارهای جریان متناوب طراحی شده‌اند و به دلیل عبور طبیعی جریان از صفر، نیاز کمتری به کنترل قوس الکتریکی دارند، بنابراین در سیستم‌های صنعتی و موتورهای سه‌فاز کاربرد زیادی دارند.

در مقابل کنتاکتورهای DC برای جریان مستقیم طراحی شده‌اند که جریان آن پیوسته است و نقطه عبور صفر ندارد، به همین دلیل قوس الکتریکی پایدارتر و طولانی‌تری هنگام قطع ایجاد می‌شود و نیاز به مکانیزم‌های قوس‌گیر قوی‌تر و طراحی پیچیده‌تری دارند.

عمر مفید و قابلیت استفاده

عمر مفید کنتاکتورهای AC معمولاً بیشتر از نوع DC است، زیرا عبور جریان متناوب از صفر باعث خاموش شدن سریع‌تر قوس الکتریکی و کاهش فرسایش کنتاکت‌ها می‌شود.

در مقابل کنتاکتورهای DC به دلیل جریان پیوسته و قوس پایدارتر، بیشتر در معرض سایش قرار دارند و طول عمر کمتری دارند.

ساختار و طراحی

تفاوت ساختاری کنتاکتورهای AC و DC عمدتاً به نوع جریان و نحوه کنترل قوس الکتریکی مرتبط است. کنتاکتورهای AC با هسته‌های مغناطیسی طراحی شده‌اند که میدان مغناطیسی آنها با تغییر جهت جریان متناوب تغییر می‌کند و این امکان حرکت سریع آرمیچر و مقاومت بهتر در برابر نوسانات را فراهم می‌کند.

در مقابل، کنتاکتورهای DC برای جریان مستقیم با میدان مغناطیسی ثابت ساخته می‌شوند و به دلیل نبود نقطه عبور صفر، نیازمند مکانیزم‌های قوس‌گیر قوی‌تر و مواد مقاوم‌تر هستند تا قوس پایدار و گرمای ناشی از آن کنترل شود. این طراحی خاص باعث افزایش دوام کنتاکتورهای DC در شرایط بارهای پایدار می‌شود، هرچند عمر مفید آنها معمولاً کمتر از نمونه‌های AC است.

تفاوت کنتاکتور AC و DC در زمان جرقه

زمانی که کنتاکتور مدار را قطع می‌کند، باز شدن کنتاکت‌ها باعث ایجاد قوس الکتریکی می‌شود که با جریان عبوری رابطه مستقیم دارد و می‌تواند به قطعات آسیب برساند. در کنتاکتورهای AC به دلیل عبور جریان از صفر در هر دوره، قوس به طور طبیعی سریع خاموش می‌شود و مدت زمان جرقه کوتاه است.

اما در کنتاکتورهای DC جریان همواره ثابت است و قوس پایدارتری شکل می‌گیرد که خاموش کردن آن دشوارتر است؛ به همین دلیل در طراحی کنتاکتورهای DC از مکانیزم‌های ویژه‌ای برای کنترل و مهار قوس استفاده می‌شود تا از آسیب به کنتاکت‌ها جلوگیری شود.