کنتاکتور

کنتاکتور یک سوئیچ الکتریکی است که برای کنترل جریان در مدار طراحی شده است. عملکرد آن شبیه به رله است با این تفاوت که توانایی کنترل جریان‌ها و ولتاژهای بالاتر را دارد. کنتاکتورها نیز با استفاده از نیروهای الکترومغناطیسی کار می‌کنند. داخل یک کنتاکتور، یک آهنربای الکترومغناطیسی یا سلف قرار دارد که میدان مغناطیسی مورد نیاز برای جذب مجموعه‌ای از کنتاکت‌ها را تامین می‌کند و باعث حرکت آنها می‌شود. کنتاکت‌ها که می‌توانند از نوع NO یا NC باشند با باز و بسته شدن، جریان مدار را قطع و وصل می‌کنند.

کنتاکتورها از اجزای ضروری سیستم‌های الکتریکی خودکار هستند و اجازه کنترل و سوئیچینگ از راه دور مدارهای قدرت بالا را به سیستم می‌دهند. این قطعات با توجه به توانایی تحمل جریان‌ها و ولتاژهای بالا ابزاری کاربردی و قابل اطمینان برای کنترل جریان در مدارها به شمار می‌روند. از آنجا که کنتاکتورها به‌طور ویژه برای این‌گونه کاربردهای ولتاژ بالا طراحی شده‌اند، از نظر فیزیکی بزرگ‌تر و مقاوم‌تر از رله‌های معمولی هستند. با این حال، اغلب کنتاکتورهای الکتریکی به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که به‌راحتی قابل حمل و نصب باشند و به همین دلیل برای استفاده در محیط‌های صنعتی گزینه‌ای ایده‌آل محسوب می‌شوند.

کنتاکتورها کاربردهای زیادی دارند. در موتورهای الکتریکی برای روشن و خاموش کردن موتور ماشین‌های صنعتی، سیستم‌های تهویه مطبوع و پمپ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سیستم‌های روشنایی ساختمان‌های تجاری و روشنایی خیابان‌ها برای کنترل برق چراغ‌ها به کار می‌روند. در سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی نیز به کنترل جریان برق دستگاه‌ها می‌پردازند. همچنین در پنل‌های کنترل و توزیع برق نیز حضور دارند و فرایند توزیع را کنترل می‌کنند.

انواع مختلف کنتاکتور

انواع مختلفی از کنتاکتورها وجود دارد که هر یک ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. به‌طور کلی، ظرفیت قطع جریان در یک کنتاکتور از چند آمپر تا چند هزار آمپر متغیر است و ولتاژ قطع آن نیز از ۲۴ ولت DC تا چندین هزار ولت تغییر می‌کند. کنتاکتورها در اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند؛ برخی به اندازه‌ی یک دستگاه دستی کوچک بوده، در حالی که برخی دیگر ممکن است ابعادی به بزرگی یک متر یا بیشتر داشته باشند. کنتاکتورها را می‌توان بر اساس نوع جریانی که کنترل می‌کنند و تعداد فاز آنها تقسیم بندی کرد.

دسته‌بندی کنتاکتورها بر اساس نوع جریان

کنتاکتورها بر اساس نوع جریانی که پشتیبانی می‌کنند به سه دسته کنتاکتور جریان مستقیم DC، کنتاکتور جریان متناوب AC و کنتاکتور universal یا AC/DC تقسیم می‌شوند و هرکدام برای کاربرد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کنتاکتور جریان مستقیم یا کنتاکتور DC

کنتاکتورهای DC برای مدیریت و کنترل سیستم‌های جریان مستقیم طراحی شده‌اند و جریان‌های الکتریکی یک طرفه را کنترل می‌کنند. استفاده از این کنتاکتورها در کاربردهایی که با ولتاژ DC کار می‌کنند ضروری است و برای مقابله با مشکلات سوئیچینگ DC مثل آرک یا قوس الکتریکی (arcing) ساخته شده‌اند. این نوع کنتاکتور معمولا در سیستم الکترونیکی خودروها، سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مثل پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی، تجهیزات مخابراتی و بانک‌های انرژی مثل UPSها، مورد استفاده قرار می‌گیرند. کنتاکتورهای DC مقاوم هستند و می‌توانند بدون افت کارایی، ولتاژ و جریان ثابت را مدیریت کنند.

کنتاکتور جریان متناوب یا کنتاکتور AC

کنتاکتورهای AC برای کنترل جریان در مدارهای متناوب طراحی شده‌اند. معمولا در کاربردهایی که نیاز به منبع متناوب دارند مثل سیستم‌های صنعتی، تجاری و مناطق مسکونی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در سیستم‌های روشنایی ساختمان‌های تجاری و مسکونی، سیستم‌های تهویه مطبوع، ماشین‌آلات صنعتی سنگین مثل پمپ‌ها و کمپرسورها و در سیستم‌های توزیع برق از قطعات ضروری به حساب می‌آیند. این تجهیزات برای مدیریت افت و خیز‌های برق در مدارهای جریان متناوب طراحی شده‌اند. به طور گسترده‌ای در دسترس هستند و با نصب آسان و قیمت مناسبی که دارند در بیشتر کاربردهای صنعتی، تجاری و مسکونی به راحتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کنتاکتور universal یا کنتاکتور AC/DC

کنتاکتورهای universal برای مدیریت هر دو نوع جریان AC و DC طراحی شده‌اند. این کنتاکتورها چند منظوره بوده و می‌توانند بین جریان مستقیم و جریان متناوب سوئیچ کنند و بنابراین برای بسیاری از کاربردها مناسب هستند. از این نوع کنتاکتورها در سیستم‌های AC/DC که هر دو نوع ولتاژ مستقیم و متناوب را پشتیبانی می‌کنند مثل سیستم‌های هیبریدی در ماشین‌آلات صنعتی پیچیده، استفاده می‌شود. همچنین در اتوماسین صنعتی که از هر دو نوع منبع AC و DC بهره می‌برند، کاربرد دارند. این نوع کنتاکتورها باعث ایجاد انعطاف‌پذیری در سیستم هستند و به تنهایی می‌توانند هر دو نوع جریان AC و DC را کنترل کنند.

دسته‌بندی کنتاکتورها بر اساس تعداد فاز

کنتاکتورها بر اساس تعداد فازی که پشتیبانی می‌کنند به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می‌شوند. این تقسیم‌بندی نوع سیستم الکترونیکی که کنتاکتور مناسب آن است را تعیین می‌کند.

کنتاکتور تک فاز

کنتاکتورهای تک فاز برای کنترل سیستم‌های الکترونیکی تک فاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این کنتاکتورهای تک فاز، معمولا در سیستم‌های روشنایی، تهویه مطبوع و لوازم برقی مورد استفاده در منازل مسکونی و همچنین تابلوهای تبلیغاتی استفاده می‌شود. کنتاکتورهای تک فاز برای کاربردهایی که در آنها جریان کم است و نیازی به سیستم‌های توان بالای سه فاز نداریم ایده‌ال هستند. این کنتاکتورها معمولا کوچکتر از کنتاکتورهای سه فاز بوده و ابعاد فشرده‌تری دارند. همچنین به راحتی نصب می‌شوند، قیمت مناسب‌تری دارند و برای کاربردهای تجاری و منازل مسکونی مقرون به صرفه هستند.

کنتاکتور سه فاز

کنتاکتورهای سه فاز برای سیستم‌های الکتریکی سه فاز که نیاز به توان بالا دارند و بهره وری و پایداری در آنها اهمیت ویژه ای دارد مورد استفاده قرار می‌گیرند. معمولا در سیستم‌های صنعتی و مناطق مسکونی بزرگ که برق سه فاز دارند دیده می‌شوند. از برق سه فاز معمولا برای راه اندازی ماشین‌های صنعتی بزرگ، کمپرسورها، پمپ‌های صنعتی و موتورهای سنگین استفاده می‌کنند. استفاده از کنتاکتورهای سه فاز برای توزیع یکنواخت بار در سه خط جداگانه ضروری است. کنتاکتورهای سه فاز کارایی بهتری دارند و انرژی را به صورت ثابت‌تری ارائه می‌دهند که در کاربردهای صنعتی و سنگین بسیار مهم است.

پرکاربردترین کنتاکتورهای سه فاز

دو نمونه از پرکاربردترین کنتاکتورهای سه فاز کنتاکتورهای قدرت و کنتاکتورهای خازنی هستند. کنتاکتورهای قدرت برای استفاده عمومی کاربرد دارند و می‌توانند جریان‌های بالا را مدیریت کنند. معمولا به عنوان سوئیچ برای کنترل جریان‌های سنگین در موتورها، ترانسفورماتورها و ماشین‌آلات صنعتی استفاده می‌شوند. در سیستم‌های تهویه مطبوع، پمپ‌ها، کمپرسورها، پنل‌های کنترل صنعتی و سیستم‌های توزیع برق نیز دیده می‌شوند.

کنتاکتورهای خازنی به صورت تخصصی برای قطع و وصل کردن خازن در بانک خازنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع کنتاکتور به کمک مقاومتی که در لحظه شروع به کار به مدار اعمال می‌کند، میزان جریان ورودی به مدار را کنترل کرده و از آسیب دیدن خازن مدار جلوگیری می‌کند. از کنتاکتورهای خازنی در سیستم‌های توزیع برق، شبکه‌های الکتریکی صنعتی و جایی که نیاز به صرفه‌جویی در مصرف انرژی احساس شود، استفاده می‌کنند.

معتبرترین تولیدکنندگان کنتاکتور

شرکت‌های زیادی در دنیا به تولید کنتاکتور به عنوان جز حیاتی برای اجرای فرایند سوئیچینگ مدارهای قدرت می‌پردازند. این شرکت‌ها به علت تولیدات باکیفیت و قابل اطمینان و همچنین نوآوری‌هایی که در تولیدات خود ارائه می‌دهند معروفند. از معتبرترین تولیدکنندگان کنتاکتور می‌توان به شرکت فرانسوی اشنایدر اشاره کرد که کنتاکتورهای سری TeSys را روانه بازار می‌کند. این سری از کنتاکتورهای اشنایدر به طور گسترده‌ای در اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و به علت کم‌مصرف بودن، قابلیت اطمینان بالا و امکان کنترل هوشمند معروفند. شرکت آلمانی زیمنس یکی دیگر از معروف‌ترین شرکت‌های تولیدکننده کنتاکتور در دنیاست. این شرکت کنتاکتورهای سری SIRIUS را تولید می‌کند که طراحی ماژولار دارند و در سیستم‌های توزیع برق، کنترل موتور و ماشین‌آلات صنعتی به کار می‌روند. شرکت هلندی ABB از دیگر تولیدکنندگان مطرح کنتاکتور است که سری کنتاکتورهای AF را تولید می‌کند. این سری از کنتاکتورها universal هستند و هر دو نوع جریان AC و DC را کنترل می‌کنند. طراحی با مصرف انرژی بهینه دارند و طول عمرشان نیز بالا است. شرکت آمریکایی ایتون نیز سری کنتاکتورهای XT و DIL را تولید می‌کند که طراحی کوچک، مقاوم و کم‌مصرفی دارند.

کنتاکتورهای روسی

کنتاکتورهای روسی نسبت به همتایان اروپایی و آمریکایی خود مزایای متعددی دارند. این کنتاکتورها معمولا قابلیت اطمینان بالایی دارند و مقرون به صرفه‌تر هستند. کنتاکتورهای روسی برای استفاده در محیط‌های با شرایط سخت طراحی شده‌اند و بنابراین در صنایع دفاعی و سیستم‌های ماینینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. طراحی مستحکم آنها اجازه می‌دهد که جریان‌های بسیار بالا را کنترل کرده و بتوانند به راحتی برای اجرای وظایف سنگین عملکرد مطمئنی ارائه دهند. به‌علاوه، نسبت به همتایان غیر روسی خود قابلیت اطمینان بالاتری دارند و بدون کاهش بهره‌وری با قیمت‌های مناسب‌تری در دسترس توسعه‌دهندگان قرار می‌گیرند. همچنین طراحی ساده و در عین حال بهینه آنها کمک می‌کند که نصب و تعمیر و نگه‌داری راحتتری داشته باشند. در محیط‌هایی با شبکه‌های برق ناپایدار، کنتاکتورهای روسی به دلیل مقاومت بالا و عملکرد پایدار تحت شرایط سخت شناخته می‌شوند. اگرچه ممکن است برخی از ویژگی‌های پیشرفته اتوماسیون موجود در برندهای برتر جهانی را نداشته باشند، اما تمرکز آن‌ها بر قابلیت اطمینان، مقرون‌به‌صرفه بودن و سهولت ادغام، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است.

از پرکاربردترین کنتاکتورهای روسی می‌توان به کنتاکتورهای الکترومغناطیسی سری КНЕ У یا KNE U و КНИ یا KNI از شرکت ChEAZ اشاره کرد که در نمونه‌های مختلف برای کاربردهای ولتاژ پایین، ولتاژ متوسط و ولتاژ بالا طراحی می‌شوند. کنتاکتورهای سری ТКД یا TKD نیز کنتاکتورهای الکترومغناطیسی هستند که برای سویئچینگ DC تا ولتاژ 30 ولت طراحی شده‌اند. بعضی از نمونه‌ها مثل ТКД533ДОД (TKD533DOD) با هر دو ولتاژ DC و AC کار می‌کنند و توانایی فعالیت در شرایط سخت آب و هوایی را نیز دارند. سری ТКС یا TKS نیز گروه دیگری از کنتاکتورهای روسی هستند که با توجه به ساختار مقاومشان برای استفاده در هر نوع شرایط محیطی و آب و هوایی مناسبند. از محبوب‌ترین نمونه‌های آن می‌توان به ТКС203ДОД (TKS203DOD) اشاره کرد که برای سوئیچ ولتاژ DC تا 30 ولت و AC تا 220 ولت کاربرد دارد و در شرایط با رطوبت بالا نیز به خوبی عمل می‌کند.

نکات کلیدی که هنگام خرید کنتاکتور باید به آنها توجه کنید

انتخاب کنتاکتور مناسب برای کاربردهای صنعتی و الکتریکی نیازمند بررسی دقیق چندین فاکتور مهم است. در ادامه عوامل کلیدی که هنگام خرید یک کنتاکتور باید در نظر گرفته شوند را بررسی می‌کنیم.

ولتاژ و جریان نامی کنتاکتور

کنتاکتورها از نظر میزان ولتاژ و جریان نامی انواع مختلفی دارند. برای توسعه یک پروژه موفق لازم است کنتاکتوری انتخاب شود که با مشخصات الکتریکی سیستم طراحی شده مطابقت داشته باشد. ولتاژ نامی باید متناسب با ولتاژ مدار قدرت باشد. استفاده از کنتاکتوری با ولتاژ کمتر ممکن است باعث خرابی سریع آن شود. همچنین استفاده از کنتاکتور با ولتاژ نامی بیشتر از ولتاژ مدار، ایمنی سیستم را کاهش می‌دهد. جریان نامی کنتاکتور نیز مشخص می‌کند که حداکثر چه مقدار جریان می‌تواند از تیغه‌ها یا کنتاکت‌های آن عبور کند. اگر کنتاکتور انتخابی ظرفیت کافی برای تحمل جریان مدار را نداشته باشد، کنتاکت‌های آن دچار آسیب‌شده، بیش از حد داغ می‌شوند و طول عمر کنتاکتورکاهش می‌یابد. انتخاب کنتاکتوری با جریان نامی بسیار بالاتر از مقدار مورد نیاز نیز می‌تواند هزینه‌های اضافی ایجاد کرده و همچنین به علت ابعاد بزرگتری که دارد، فضای بیشتری را اشغال کند. در بارهای القایی، مانند موتورها، جریان راه‌اندازی اولیه می‌تواند چندین برابر جریان نامی باشد. در این موارد باید از کنتاکتورهایی با ظرفیت تحمل جریان هجومی بالا استفاده شود.

تعداد پل‌های کنتاکتور

تعداد پل‌های کنتاکتور نشان‌دهنده تعداد مدارهایی است که می‌تواند کنترل کند. کنتاکتورهای تک پل و دو پل معمولا برای کاربردهای تک فاز استفاده می‌شوند. کنتاکتورهای سه پل رایج‌ترین نوع کنتاکتور هستند و برای کنترل بارهای سه فاز مانند موتورهای الکتریکی و سیستم‌های صنعتی کاربرد دارند. کنتاکتورهای چهار پل علاوه‌بر فازها، خط نول را نیز قطع و وصل می‌کنند که در برخی کاربردهای خاص مانند UPS و توزیع برق مورد نیاز است.

ولتاژ بوبین یا سلف کنتاکتور

ولتاژ سلف، ولتاژی است که برای فعال‌سازی کنتاکتور و جذب کنتاکت‌های آن مورد نیاز است. هنگام انتخاب کنتاکتور باید اطمینان حاصل کنید که ولتاژ سلف با ولتاژ مدار فرمان سازگار است. سلف‌های 24 ولت DC در کنترل PLC و سیستم‌های کنترلی کم‌ولتاژ استفاده می‌شوند. سلف‌های 220 ولت AC در بسیاری از سیستم‌های صنعتی و ساختمانی رایج هستند. سلف‌های 48 ولت، 110 ولت، 380 ولت و دیگر ولتاژها نیز در کاربردهای خاص به کار گرفته می‌شوند.

نوع بار الکتریکی

کنتاکتورها برای بارهای مختلف الکتریکی طراحی شده‌اند و انتخاب نوع مناسب بر اساس کاربرد بسیار مهم است. کنتاکتورهای مخصوص بارهای مقاومتی یا Resistive Load برای تجهیزاتی مانند هیترهای الکتریکی که جریان تقریبا ثابت و بدون تغییرات ناگهانی دارند مناسبند. کنتاکتورهای بار القایی یا Inductive Load برای دستگاه‌هایی مثل موتورها و ترانسفورماتورها که دارای جریان هجومی بالا هستند و کنتاکتور باید بتواند این جریان را مدیریت کند، به کار می‌روند. کنتاکتورهای بار خازنی یا Capacitive Load در مدارهایی که شامل خازن‌های بزرگ هستند استفاده می‌شوند. کنتاکتورهای بار روشنایی یا Lighting Load نیز برای سیستم‌های روشنایی مانند لامپ‌های فلورسنت و LED که ممکن است جریان هجومی لحظه‌ای داشته باشند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دوام و استحکام کنتاکتور

طراحی کنتاکتور از نظر مکانیکی و الکتریکی باید با شرایط محیطی که در آن قرار می‌گیرد متناسب باشد. عوامل متعددی در طول عمر مفید کنتاکتور موثر هستند. دماهای بسیار بالا و بسیار پایین می‌توانند عملکرد سلف و یا مکانیسم داخلی کنتاکتور را تحت تاثیر قرار داده و عمر مفید آن را کاهش دهند. رطوبت و گرد و غبار نیز می‌توانند به کنتاکتور آسیب برسانند. برای محیط‌های با رطوبت بالا و یا گرد و غبار زیاد باید از کنتاکتورهایی با پوشش محافظ یا درجه حفاظتی (IP Rating) مناسب استفاده شود. به طور مثال در محیط‌های صنعتی، استفاده از کنتاکتورهای با استاندارد IP65 یا بالاتر توصیه می‌شود. تعداد دوره‌های قطع و وصل نیز در انتخاب کنتاکتور اهمیت ویژه‌ای دارد. برای کاربردهایی که نیاز به قطع و وصل مکرر دارند، انتخاب کنتاکتور با ظرفیت عملکرد بالا مثلا تا 1200 بار در ساعت ضروری است.

نوع کاربرد کنتاکتور

فرایندها و کاربردهای مختلف، نیاز به کنتاکتورهای متفاوتی دارند تا بهترین نتیجه حاصل شود. برای کنترل موتور لازم است از کنتاکتورهایی با توانایی تحمل جریان هجومی بالا و تجهیزات محافظتی مثل رله‌های حرارتی استفاده شود. برای کنترل روشنایی به خصوص در کاربردهای صنعتی استفاده از کنتاکتورهایی با تیغه‌های نقره‌ای که قادر به کنترل بارهای خازنی هستند، پیشنهاد می‌شود. برای سیستم‌های تهویه مطبوع نیز کنتاکتورهای مقاوم در برابر نوسانات ولتاژ و دما ترجیح داده می‌شوند. برخی از کاربردها نیز نیاز به کنتاکت‌های کمکی یا Auxiliary Contacts دارند که برای ارسال سیگنال به دیگر مدارهای کنترلی به کار می‌روند.

اندازه فضای نصب کنتاکتور

پیش از انتخاب و خرید کنتاکتور برای پروژه‌های صنعتی یا تأسیساتی، باید به ابعاد و فضای نصب آن توجه کنید، زیرا کنتاکتورها در اندازه‌های مختلفی تولید می‌شوند و انتخاب مدل مناسب باید بر اساس ظرفیت تابلو برق، فضای در دسترس و چیدمان تجهیزات انجام شود. در بسیاری از تابلوهای برق، محدودیت فضا یک چالش اساسی است و استفاده از کنتاکتورهای کوچک‌تر یا مدل‌های فشرده می‌تواند به بهینه‌سازی چیدمان کمک کند. برخی کنتاکتورها دارای ابعاد استانداردی هستند که به‌راحتی روی ریل‌های تابلو برق نصب می‌شوند، اما مدل‌هایی که قابلیت‌های بیشتری دارند ممکن است فضای بیشتری اشغال کنند. همچنین باید به تهویه مناسب، فاصله ایمن بین تجهیزات و امکان نصب آسان سیم‌کشی توجه کرد، زیرا انتخاب کنتاکتور بزرگ‌تر از حد نیاز ممکن است منجر به تغییر در طراحی تابلو و افزایش هزینه‌ها شود؛ بنابراین، پیش از خرید، بررسی دقیق مشخصات فنی محصول و اطمینان از تناسب آن با فضای نصب ضروری است.

ویژگی‌های حفاظتی و ایمنی کنتاکتور

برخی کنتاکتورها دارای ویژگی‌های حفاظتی داخلی هستند که موجب افزایش ایمنی سیستم می‌شود. به عنوان مثال، برای جلوگیری از خرابی و افزایش عمر مفید تجهیزات، برخی کنتاکتورها دارای سیستم محافظت در برابر اضافه‌بار هستند. همچنین برخی از مدل‌های پیشرفته دارای مدارهای حفاظتی داخلی هستند که از ایجاد اتصال کوتاه جلوگیری می‌کنند. برخی دیگر از کنتاکتورها برای استفاده در کاربردهای حساس طراحی شده‌اند و در برابر نوسانات برق مقاوم هستند. با توجه به پروژه‌ای که تعریف کرده‌اید، کنتاکتوری را انتخاب کنید که مناسب‌ترین ویژگی‌های حفاظتی و ایمنی را ارائه دهد.

برند و کیفیت کنتاکتور

انتخاب برند معتبر، تاثیر مستقیم بر عملکرد و طول عمر کنتاکتور دارد. کنتاکتورهای اشنایدر، زیمنس، ایتون، ال اس (LS) و ABB به دلیل کیفیت بالا و قابلیت اطمینان در صنایع مختلف شناخته شده‌اند. کنتاکتورهای روسی نیز به علت استحکام بالا و همچنین قیمت مناسبی که دارند یکی از بهترین انتخاب‌ها برای کاربردهای حساس و شرایط سخت محیطی و آب و هوایی هستند.