تفاوت کنتاکتور ac و dc در چیست؟ | بررسی تفاوت ها و کاربردها

مقدمه:

کنتاکتورها از جمله پرکاربردترین تجهیزات در حوزه اتوماسیون و برق صنعتی هستند. این وسایل به عنوان یک کلید فرمان پذیر شناخته می شوند که از راه دور قابل کنترل است. کنتاکتورها انواع مختلفی دارند و براساس ویژگی های مختلفی دسته بندی می شوند. در این مقاله به بررسی تفاوت کنتاکتور ac و dc خواهیم پرداخت. قبل از پرداختن به این تفاوت ها لازم است توضیحاتی در مورد ساختار و عملکرد کنتاکتورها بیان کنیم. با من همراه باشید.

ساختار و عملکرد کنتاکتور

می دانیم کنتاکتور یک کلید الکتریکی قابل کنترل از راه دور است. تغییر وضعیت کنتاکتور (قطع و وصل) به کمک یک سیگنال فرمان انجام می شود. به همین دلیل آن را قابل کنترل از راه دور می نامیم. براین اساس می توان ساختار داخلی کنتاکتورها را به سه بخش اصلی تقسیم کرد:

تیغه های کنتاکتور:

کنتاکتور دارای دو تیغه ثابت و متحرک است. تیغه متحرک کنتاکتور به هسته سیم پیچ الکترومغناطیسی متصل است.

سیم پیچ الکترومغناطیس:

این بخش را می توان به عنوان مدار فرمان کنتاکتور معرفی کرد. تفاوت کنتاکتور ac و dc را در این بخش می توان مشاهده کرد. به منظور وصل کردن کنتاکتور کافی است ولتاژ تغذیه بوبین را وصل کنید. با وصل شدن ولتاژ تغذیه بوبین، تیغه متحرک جابجا شده و به تیغه ثابت وصل می شود. وصل شدن تیغه ها به یکدیگر به معنای وصل شدن جریان بار است.

بدنه و قاب محافظ:

کنتاکتورها به منظور قطع و وصل جریان های الکتریکی (بعضا خیلی بزرگ) استفاده می شوند. از اینرو عایق بندی تیغه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. این وظیفه بر عهده قاب محافظ کنتاکتور است. قاب محافظ همچنین کنتاکتور را از ورود گرد و غبار، رطوبت، بخار روغن و … ایمن می کند.

کنتاکتور ac یا dc

تفاوت کنتاکتور ac و dc را در دو بخش می توان مورد بررسی قرار داد. تفاوت اول در ولتاژ تغذیه یا فعالسازی کنتاکتور است. کنتاکتورها براساس نوع ولتاژ تغذیه به دو گروه AC و DC تقسیم می شوند. علاوه بر تفاوت در نوع ولتاژ تغذیه، سطح ولتاژ تغذیه در کنتاکتورهای مختلف متفاوت است. کتاکتورها با ولتاژهای تغذیه بسار متنوع در بازار موجود است. برای مشاهده تنوع کنتاکتور زیمنس از فروشگاه زیمنس کالا بازدید کنید.

تفاوت ولتاژ تغذیه سبب ایجاد تغییراتی در طراحی کنتاکتور می شود. تفاوت کنتاکتور ac و dc در طراحی و عملکرد سیم پیچ الکترومغناطیسی است. با بیان یک مقدمه ساده در مورد عملکرد سیم پیچ و هسته الکترومغناطیسی این تفاوت آشکارتر می شود.

“همه چیز درباره کنتاکتور DC و کاربردهایش” را بدانید

آهنربای الکترومغناطیسی چگونه کار می کند؟

عبور جریان الکتریکی از سیم پیچ (سیم لوله) سبب ایجاد میدان الکترومغناطیسی در اطراف سیم پیچ می شود. میدان الکترومغناطیسی، سیم پیچ را به یک آهنربا تبدیل می کند. تبدیل شدن سیم پیچ به آهنربا سبب جذب هسته آهنی به سیم پیچ می شود. در کنتاکتورها همانطور که بیان شد، تیغه متحرک به هسته آهنربا وصل است و همراه هسته جابجا می شود. جابجایی به اندازه ای است که تیغه متحرک به تیغه ثابت می چسبد.

تفاوت کنتاکتور ac و dc در طراحی مدار الکترومغناطیسی است. ولتاژ dc یا مستقیم با یک جهت ثابت در مدار برقرار می شود یعنی همیشه جهت جریان از قطب + به قطب _ (به صورت قراردادی) برقرار است.

اما در ولتاژ AC جهت جریان دائما در حال تغییر است. به عنوان مثال برای برق شهر با فرکانس 50 هرتز، ولتاژ 50 سیکل را در ثانیه طی می کند که هر سیکل شامل یک تغییر جهت در ولتاژ است. یعنی در هر ثانیه 100 بار تغییر جهت جریان را شاهد هستیم. این تفاوت در جهت جریان سبب تغییراتی در ساختار کنتاکتور AC و DC شده است که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

تفاوت کنتاکتور ac و dc

کنتاکتورها براساس سیستم ولتاژی که متناسب با آن نامگذاری شده اند، طراحی می شوند. تفاوت در کاربرد ولتاژهای dc و  ac در کنار تفاوت عملکرد که منجر به تغییرات مکانیزم می شود از جمله دلایل تفاوت های این کنتاکتورها است. مهمترین تفاوت های این کنتاکتورها عبارتند از:

وجود حلقه اتصال کوتاه

عبور جریان متناوب از سیم پیچ الکترومغناطیسی، یک نیروی محرکه متناوب روی آرمیچر ایجاد می کند. تغییر جهت نیرو محرکه سبب باز و بسته شدن سریع هسته های آهنی متحرک و ساکن (متناسب با فرکانس ولتاژ تغذیه بوبین) می شود. این قطع و وصل سریع سبب ضعیف شدن اتصال و همچنین مستهلک شدن تیغه ها می شود. به منظور برطرف کردن این چالش از یک حلقه مسی اتصال کوتاه در کنتاکتور AC استفاده می شود. به عنوان یک تفاوت کنتاکتور AC و DC می توان به وجود همین حلقه اتصال کوتاه اشاره کرد.

تفاوت در ساختار هسته

 هسته آهنی کنتاکتور AC در معرض تلفات ناشی از جریان گردابی و تلفات هیسترزیس قرار دارد. علاوه بر این تغییرات مکرر قطب های آهنربا در اثر تغییر پلاریته ولتاژ متناوب سبب گرم شدن بیش از حد هسته می شود. جهت جلوگیری از گرم شدن بیش از حد هسته کنتاکتورهای AC، یک روکش سیلیکونی بر روی هسته فولادی لمینت می شود. همچنین هسته به صورت لایه لایه تولید می شود. در جریان مستقیم گرما تولید نمی شود، بنابراین هسته آهنی کنتاکتورهای DC نیازی به لایه ای شدن و پوشش سیلیکونی ندارد.

تفاوت دیگری که در هسته این کنتاکتورها مشاهده می شود، مربوط به شکل هسته است. هسته آهنی کنتاکتور AC معمولا به شکل E ساخته می شود. در حالی که هسته کنتاکتور dc عموما U شکل است.

تفاوت در شکل سیم پیچ ها

 سیم پیچ کنتاکتور AC دارای تعداد دور کم و مقاومت کم است. این سیم پیچ معمولاً به شکل استوانه ای کوتاه با قطر زیاد ساخته می شود. به منظور تسهیل اتلاف گرما یک شکاف در سیم پیچ وجود دارد. سیم پیچ مدار DC فاقد اندوکتانس است، بنابراین سیم پیچ تعداد دور بیشتری دارد. سیم پیچ کنتاکتور DC را معمولاً به شکل استوانه ای با قطر کم می سازند.

تفاوت کنتاکتور AC و DC در کنترل جرقه

 در زمان قطع شدن اتصال تیغه های ثابت و متحرک کنتاکتور، یک قوس الکتریکی (جرقه بزرگ) ایجاد می شود. این جرقه ها در دراز مدت سبب سولفاته شدن کنتاکت ها و ایجاد حفره هایی بر روی آن ها می شود. به منظور کاهش اثرات جرقه بر روی تیغه ها، یک مکانیزم کنترل جرقه در کنتاکتور تعبیه می شود. در کنتاکتور AC از شبکه خاموش کننده جرقه استفاده می کند. در حالی که کنتاکتور DC از خاموش کننده جرقه مغناطیسی بهره می برد.

تفاوت در فرکانس کاری

جریان راه اندازی کنتاکتور AC بسیار زیاد است و حداکثر فرکانس کاری آن حدود 600 بار در ساعت است. در مقایسه، حداکثر فرکانس کاری کنتاکتور DC  تا 1200 بار در ساعت نیز می رسد.

جایگزینی کنتاکتورها

 در مواقع اضطراری می توان از کنتاکتورهای AC به جای کنتاکتور DC استفاده کرد. با این حال، زمان جایگزینی نمی تواند از 2 ساعت تجاوز کند. اگر نیاز به استفاده طولانی مدت از کنتاکتور در این وضعیت دارید، بهتر است یک مقاومت را با کویل AC سری کنید. کنتاکتور AC را نمی توان با کنتاکتور DC جایگزین کرد.

تفاوت کنتاکتور Ac و dc در استفاده از دیود

 از نقطه نظر ساخت، کنتاکتور DC از یک دیود هرزگرد به منظور کنترل نیروی الکترومغناطیسی انباشته شده در سیم پیچ بعد از قطع برق استفاده می کند. در ساختار کنتاکتور AC از دیود هرزگرد استفاده نمی شود. در عوض، هسته های آهنی چند لایه برای جلوگیری از اتلاف گرما استفاده می شود.

شرایط نصب

 کنتاکتور AC از مکانیزم های کاهش حرارت بهره می برد. به همین منظور این کنتاکتورها فقط به فضایی برای نصب شدن نیاز دارند. اما کنتاکتور DC برای عملکرد صحیح و تبادل حرارت نیاز به هوا دارد. به همین دلیل باید در مکانی که نصب می شود تهویه هوای مناسبی وجود داشته باشد.

تفاوت کنتاکتور ac و dc در زمان جرقه

در یک مدار AC، جرقه ایجاد شده در هنگام قطع کنتاکت ها به طور خودکار در زمان هایی که دامنه ولتاژ به صفر می رسد، خاموش می شود. در مدار DC، قوس الکتریکی زمان طولانی تری به طول می انجامد.

طراحی تیغه ها

 کنتاکتورهای DC در مقایسه با کنتاکتورهای AC معمولا تیغه های مقاومتری دارند. تیغه های کنتاکتور DC باید سطوح بالاتری از قوس الکتریکی را تحمل کنند. قوس ایجاد شده در تیغه های کنتاکتور ac به دلیل وجود نقاط عبور از صفر، زمان و اندازه کوچکتری دارد. به بیان دیگر عبور ولتاژ از صفر به کاهش زمان و بزرگی جرقه ایجاد شده در اثر جدا شدن تیغه ها کمک می کند. کوچک شدن و زمان کوتاه جرقه ها، فشار ناشی از جرقه بر روی تیغه ها را کاهش می دهد. تیغه های کنتاکتور dc اغلب به گونه‌ای طراحی می‌شوند که سطوح بالاتری از قوس را تحمل کنند و خاصیت کنترل جرقه بهتری داشته باشند.

جمع بندی

کنتاکتورهای ac و dc تفاوت های زیادی با هم دارند. کنتاکتورها را براساس ولتاژ تحریک بوبین به دو نوع Ac و dc تقسیم می کنند. تفاوت در نوع ولتاژ تغذیه سبب ایجاد تفاوت هایی در ساختار مدار الکترومغناطیسی می شود. در این مقاله به بررسی جنبه های مختلف تفاوت کنتاکتور ac و dc  پرداختیم.

به نظر شما چه تفاوت های دیگری می توان برای این تجهیزات برشمرد؟