برای کنترل جریان الکتریکی از تجهیزات مختلفی استفاده می شود. کلیدها یا تجهیزات کلید زنی به منظور قطع و وصل جریان مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از پرکاربردترین تجهیزات کلیدزنی مدارهای الکتریکی کنتاکتورها هستند. قابلیت اصلی کنتاکتورها که سبب گسترش استفاده از آن ها شده است، امکان کنترل از راه دور است. برای قطع و وصل جریان در مدار های dc از کنتاکتور dc استفاده می شود.
برق AC و DC تفاوت های اساسی با هم دارند. تفاوت کنتاکتور AC و DC نیز از همین تفاوت سیستم ولتاژی نشات می گیرد. لازم به ذکر است منظور ما از کنتاکتورهای DC، کلیدهای فرمانی است که ولتاژ بار DC را منترل می کنند و ولتاژ بوبین مورد نظر ما نیست. در این مقاله به بیان مطالبی در مورد کنتاکتورهای DC خواهیم پرداخت. با من همراه باشید.
کنتاکتور DC
کنتاکتورها از جهات مختلفی قابل دسته‌بندی هستند. در یکی از این روش ها کنتاکتورها را بر مبنای ولتاژ بار (منبع تغذیه) دسته بندی می کنند. بر این اساس کنتاکتورها در دو دسته AC و DC جای می گیرند. به طور کلی از کنتاکتورهای DC برای کنترل بار در مدار DC استفاده می‌شود. تنها در برخی موارد خاص می توان از کنتاکتور AC برای کنترل یک بار DC استفاده کرد.
برای ان کار لازم است از تجهیزات مبدل استفاده شود. این جایگزینی به دلیل پیچیدگی و هزینه بالا مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل توصیه می شود در مدار DC از کنتاکتور DC استفاده کنید. زیرا آن‌ها به صورت تخصصی برای کنترل و سوئیچینگ جریان DC بهینه شده‌اند و برای بارهای DC قابلیت کنترل بهتری دارند.
کنتاکتورهای DC ولتاژهای بسیار کمتری را نسبت به نمونه های AC کنترل می‌کنند و در نتیجه باز و بسته شدن تیغه ها، حداقل قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. این کنتاکتورها برای استفاده در شرایطی که نیازمند قطع و وصل‌های مکرر در مدار هستیم، گزینه های مناسبی هستند.
ساختار کنتاکتور DC
برای بیان نحوه عمل این کنتاکتورها بهتر است ابتدا با ساختار داخلی آن‌ها آشنا شویم. یک کنتاکتور DC از چند قسمت کلیدی تشکیل شده است که با هم کار می‌کنند تا جریان برق DC را کنترل کنند. در ساختار رایج یک کنتاکتور، می‌توان اجزای اصلی زیر را نام برد:
کنتاکت‌ها
کنتاکتور DC دارای دو کنتاکت اصلی است که یکی از آن ها ثابت و کنتاکت دیگر متحرک است. کنتاکت ها معمولاً از آلیاژهای مس یا نقره ساخته می‌شوند. کنتاکت ثابت یک نقطه اتصال پایدار برای کنتاکت متحرک فراهم می‌کند. اما کنتاکت متحرک به هسته سیم پیچ الکترومغناطیسی متصل است و در نتیجه میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ حرکت می کند. حرکت کنتاکت متحرک اتصال الکتریکی را با کنتاکت ثابت ایجاد یا قطع می‌کند.
سیم پیچ الکترومغناطیسی
سیم پیچ الکترومغناطیسی معمولاً یک سیم با مقاومت بالا است که اطراف یک هسته مغناطیسی پیچیده شده است. هسته مغناطیسی در کنتاکتور DCکه مشکل جریان گردابی مطرح نیست، از فولاد ساخته می‌شود. هسته عموماً شکلی استوانه‌ای یا مستطیلی دارد و سیم پیچ الکترومغناطیسی اطراف آن پیچیده شده است.
هنگامی که جریان الکتریکی در سیم پیچ جریان می‌یابد، یک میدان مغناطیسی در هسته ایجاد می‌شود. این میدان مغناطیسی قدرت جا‌به‌جایی کنتاکت متحرک را دارد. در واقع پس از وصل شدن ولتاژ تغذیه بوبین، کنتاکت متحرک در اثر نیروی الکترومغناطیسی ایجاد شده جابه جا می شود. جابه جا شدن کنتاکت متحرک سبب برقراری اتصال بین دو کنتاکت و وصل جریان بار می‌شود.
جزئیات بیشتر در این زمینه را می توانید در مقاله
“کنتاکتور چیست و چه کاربردهایی دارد” ببینید.
پس از قطع ولتاژ تغذیه، کنتاکت‌ها از هم جدا می‌شوند. به این ترتیب با اتصال و قطع ولتاژ تغذیه، باز و بسته شدن کنتاکت‌ها کنترل می‌شود. در واقع این قسمت از کنتاکتور حکم مدار فرمان کنتاکتور DC را دارد.
بدنه و قاب محافظ
اجزای داخلی کنتاکتور در یک محفظه قرار می‌گیرند که از مواد عایق ساخته شده است. این محفظه، از کنتاکتور در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کند. همچنین عایق بندی کنتاکت‌ها توسط این قاب انجام می‌گیرد.
کاربردهای کنتاکتور DC
کنتاکتورهای DC در صنایع و سیستم‌های مختلفی که از برق جریان مستقیم (DC) استفاده می‌کنند، مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کاربردهای رایج این کنتاکتورها عبارتند از:
- سیستم‌های خودرو
برای کنترل جریان برق اجزای مختلف وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی مانند موتورها، باتری، شارژر و سیستم‌های کمکی از کنتاکتور DC استفاده می‌شود.
- سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر
این کنتاکتورها نقش مهمی در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر از جمله نیروگاه خورشیدی دارند. از کنتاکتورها برای سوئیچینگ و کنترل برق DC تولید شده در پانل های خورشیدی و سیستم‌های ذخیره انرژی استفاده می شود.
- تجهیزات با باتری
تجهیزات و سیستم هایی مانند لیفتراک، اسکوتر برقی، قایق برقی و منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) که از باتری استفاده می کنند، به کمک کنتاکتور DC مسیر جریان را کنترل می کنند. به کمک این کنتاکتورها کنترل و حفاظت از منابع و بارهای برق DC امکان پذیر می شود.
- ماشین آلات صنعتی
در ماشین آلات و تجهیزات صنعتی مختلف برای کنترل موتور، سیستم‌های نوار نقاله، سیستم‌های رباتیک و سیستم‌های کنترل فرآیند، از کنتاکتور استفاده می شود. کنتاکتورها امکان کنترل و سوئیچینگ کارآمد موتورهای DC و سایر بارهای صنعتی را فراهم می کنند.
- سیستم‌های روشنایی اضطراری
در سیستم‌های روشنایی اضطراری و خروج اضطراری، از کنتاکتورهای DC جهت اتصال باتری‌ها به سیستم استفاده می‌شود.
- سیستم‌های امنیتی
در سیستم‌های امنیتی و آتش‌نشانی، کنتاکتورهای DC برای کنترل دستگاه‌های هشداردهنده، نمایشگرها، و دیگر قسمت‌های سیستم مورد استفاده قرار می گیرند.
- سیستم‌های ذخیره انرژی
کنتاکتورهای DC اجزای جدایی ناپذیر سیستم‌های ذخیره انرژی مانند بانک‌های باتری و بانک‌های خازنی هستند. شارژ، تخلیه و کنترل دستگاه‌های ذخیره انرژی توسط این تجهیزات تسهیل می شود.
- سیستم‌های راه آهن و حمل و نقل
در سیستم‌های راه آهن و سایر سیستم‌های حمل و نقل که از برق DC استفاده می‌کنند، از این کنتاکتورها استفاده می شود. کنترل موتورهای کششی، توزیع نیرو و سیستم‌های کمکی مختلف از جمله این کاربردهاست.
توانایی کنتاکتورهای DC در کنترل جریان برق DC به همراه کنترل و سوئیچینگ قابل اعتماد، این تجهیزات را به بخش جدایی ناپذیر سیستم‌های متعددی که با جریان مستقیم کار می‌کنند، تبدیل کرده است.
جمع بندی
کنتاکتورها کلیدهای الکتریکی با قابلیت کنترل از راه دور هستند. این کلیدها کاربردهای گسترده ای در صنعت دارند. کنتاکتورها را از جنبه های گوناگون می‌توان در گروه‌های مختلفی دسته بندی کرد. در یکی از این تقسیم‌بندی‌ها کنتاکتورها در دو گروه AC و DC قرار می گیرند.
این دسته بندی با توجه به ولتاژ بار کنتاکتورها انجام می شود. در واقع کنتاکتورهای DC کلیدهای فرمانی هستند که برای کنترل جریان برق در مدارات DC طراحی شده‌اند.