تفاوت کنتاکتور و رله، عملکرد مشابه و کاربرد متفاوت

بیایید یک بار برای همیشه تفاوت کنتاکتور و رله را بررسی کنیم و پرونده این بحث را ببندیم! کنتاکتورها و رله‌ها از اجزای مهم و ضروری سیستم‌های الکتریکی هستند. عملکرد اصلی هر دو کنترل جریان برق است. به دلیل شباهت هایی که در عملکرد اصلی این دو قطعه وجود دارد، گاهی در زمان انتخاب بین کنتاکتور و رله با مشکل مواجه می­شویم.

به طور کلی هر دو دستگاه به منظور قطع و وصل جریان بار در یک مدار الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند اما باید توجه داشت که انتخاب اشتباه سوئیچ الکتریکی می تواند هزینه زیاد و گاهی اوقات خسارات جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد.

با درک اصول اساسی و دانش فنی مرتبط با تفاوت کنتاکتور و رله، انتخاب صحیحی در هنگام طراحی و نگهداری سیستم­های الکتریکی خواهیم داشت. در این مطلب کنتاکتور و رله را به صورت جامع بررسی خواهیم کرد و تفاوت­های اصلی، کاربردها و مواردی که در هنگام انتخاب باید در نظر گرفت را از نظر خواهیم گذراند.

کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور یک کلید الکترومکانیکی است که برای کنترل جریان الکتریکی از راه دور طراحی شده است .این کلید الکترومکانیکی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

• سیم پیچ
• کنتاکت
• مکانیزم کنترل جرقه
• قاب

هنگامی که سیم‌پیچ برق دار می‌شود، میدان مغناطیسی ایجاد شده کنتاکت‌ها را جذب می‌کند. در این حالت مدار تکمیل  می‌شود که در اصطلاح می گوییم مدار بسته شده است.

کنتاکتورها معمولاً در کاربردهایی که نیاز به قطع و وصل جریان بالا دارند مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله کاربردهای کنتاکتور می توان به کنترل الکتروموتورها، بانکهای خازنی، مدارات روشنایی ، گرمکن های الکتریکی و . . . استفاده می شوند. تیغه های کنتاکتور معمولاً از موادی با رسانایی الکتریکی بالا مانند نقره یا مس ساخته می شوند تا مقاومت تماس را به حداقل برسانند و بیشترین بازده جریان را تضمین کنند.

قاب کنتاکتور، اغلب از جنس مواد عایق الکتریسیته مانند پلاستیک، نایلون، سرامیک یا باکالیت ساخته شده است، وظیفه این قاب محافظت از مکانیزم کنتاکتور در برابر عوامل محیطی و خطرات الکتریکی است. در لحظه باز شدن تیغه های کنتاکتور، جرثه های ناخواسته ای تولید می شود. مکانیزم کنترل جرقه وظیفه مدیریت و خنثی سازی این جرقه ها را بر عهده دارد.

جزئیات بیشتر در مورد ساختار داخلی و عملکرد کنتاکتور را در مقاله ” کنتاکتور چیست و چه کاربردی دارد ” ببینید.

رله چیست؟

برای درک تفاوت کنتاکتور و رله، بهتر است با رله نیز آشنا شویم. رله از نگاه کلی یک نوع کلید الکتریکی- مکانیکی با عملکرد سریع و اتوماتیک ‌است. رله‌ها به ‌عنوان سوئیچ واسط در مدارهای فرمان تابلو برق صنعتی استفاده می‌شوند. رله الکترومکانیکی مشابه کنتاکتور، از یک سیم پیچ، چند تیغه و یک قاب تشکیل شده است اما بر خلاف کنتاکتور مکانیزم کنترل جرقه ندارد.

در طراحی تابلو برق‌های صنعتی با دو نوع مدار الکتریکی سروکار داریم. مدار فرمان یا کنترل که در سطح تجهیزات کنترلی طراحی شده ‌است و در آن برق با جریان ضعیف برقرار است. مدار قدرت یا مدار سوئیچینگ که در سطح تجهیزات قدرت با جریان بالا طراحی ‌شده است و در آن از سیگنال‌های کنترل به منظور مدیریت جریان بالا استفاده می‌شود.

کلمه RELAY به صورت غیر تخصصی” دو امدادی” ترجمه می شود. این قطعه در مدارت فرمان و قدرت رفتاری شبیه به دست به دست کردن چوب در دو امدادی دارد.  رله‌ها دراصل با تحریک بوبین توسط یک جریان کم، جریان های بیشتر در تیغه ها را قطع و وصل می­کنند.

جنس تیغه های رله در کاربردهای عمومی از مس و در کاربردهای خاص از هادی های قوی تر مانند نقره یا طلا ساخته می­شوند. قاب محافظ رله، معمولاً پلاستیکی است و از آن در برابر عوامل محیطی و خطرات الکتریکی محافظت می­کند. رله ها با داشتن چندین تیغه، امکان کنترل همزمان چندین مدار را فراهم می کنند.

تفاوت های کنتاکتور و رله

به طور کلی کنتاکتور و رله در نوع و ظرفیت جریان، سرعت کلید زنی، پیکربندی تیغه ها، ابعاد و اندازه و نگهداری و تعمیرات با یکدیگر متفاوت هستند. هر یک از این موارد در ادامه بررسی شده است.

نوع و ظرفیت جریان عبوری

مهم ترین تفاوت کنتاکتورها و رله ها در ظرفیت بار سوئیچینگ یا جریان عبوری از آنهاست. به طور کلی کنتاکتورها و رله ها برای رنج جریان های مختلف و در ابعاد و اندازه های متفاوت ساخته می شوند. از جمله پر کاربردترین نمونه های کنتاکتور می توان به محدوده  15 تا 800 آمپر اشاره کرد.

کنتاکتورها در کاربردهایی شامل موتورهای بزرگ، ماشین‌آلات سنگین یا تجهیزات پرقدرت که جریان بالایی نیاز دارند و در مدارهای سه فاز به کار می روند. رله‌ها بیشتر در سیستم‌های کنترل، اتوماسیون و دستگاه‌های کم مصرف و تنها در سیستم های تک فاز مورد استفاده قرار می گیرند.

انتخاب بین کنتاکتور و رله در هر کاربردی به نیازهای بار بستگی دارد. بارهای الکتریکی مختلف به ویژه در لحظه راه اندازی رفتار متفاوتی دارند. به عنوان مثال جریان هجومی ناشی از راه اندازی موتورها در برخی مواقع تا 10 برابر جریان نامی نیز می رسد. به همین دلیل کنتاکتورها در کلاس های کاری مختلفی عرضه می شوند. اما رله ها برخلاف کنتاکتورها، کلاس بندی متفاوتی ندارند.

ظرفیت کلید زنی

یکی دیگر از تفاوت های کنتاکتورها و رله، ظرفیت کلید زنی و یا سوئیچینگ است. در واقع با توجه به نیازهای سوئیچینگ پروژه از بین کنتاکتور و رله یکی انتخاب می شود. برخی از پارامترهای موثر در انتخاب عبارتند از:

• مقدار جریان بار
• نیاز یا عدم نیاز به مدیریت آرک زنی
• تعداد و سرعت کلید زنی

گفتیم در هر دو تجهیز کنتاکتور و رله عبور جریان از بوبین یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که کنتاکت های فنری را جذب می کند و مدار را باز یا بسته می کند. در جریان های بالا در لحظه قطع و وصل کنتاکت ها قوس الکتریکی ایجاد می­شود. بزرگی جرقه ها به اندازه ولتاز و جریان بار وابسته است. در ساختار داخلی کنتاکتور یک مکانیزم کنترل جرقه تعبیه می­شود تا از آسیب جرقه به کنتاکت ها و سایر قطعات داخلی تا حد ممکن جلوگیری شود.

رله ها مکانیسم سوئیچینگ کوچک تری دارند و در کاربردهای جریان پایین به کار می­روند. به همین دلیل به طور کلی به جرقه گیر نیازی ندارند. وجود جرقه گیر از جمله تفاوت های کنتاکتور و رله است.

موضوع دیگری که در کلید زنی باید به آن باید توجه داشت سرعت کلید زنی است. سرعت کلید زنی به فاصله زمانی بین تحریک بوبین تا تغییر وضعیت تیغه ها گفته می­شود. این زمان در کنتاکتور  بین 20 تا 250  میلی ثانیه و در رله ها بین 3 تا 100 میلی ثانیه است. طق این توضیح رله ها سرعت بالاتری در کلید زنی نسبت به کنتاکتور ها دارند و در زمان انتخاب تجهیز مناسب باید به این موضوع توجه کرد. سرعت کلیدزنی مورد نیاز بسته به نیازهای پروژه تعیین می شود.

وضعیت تیغه ها

تیغه های کنتاکتور به دو گروه قدرت و کمکی تقسیم می شوند. تیغه های قدرت وظیفه هدایت جریان الکتریکی پس از هر بار تحریک بوبین را بر عهده دارند. کنتاکت های کمکی بیشتر برای عملیات کنترلی مورد استفاده قرار می گیرند. تیغه های قدرت کنتاکتور همواره NO هستند اما تیغه های فرمان به دو صورت نرمالی باز و نرمالی بسته تعبیه می شوند. این تیغه ها پس از هر بار تحریک شدن بوبین به حالت عکس تغییر وضعیت می دهند. اما رله ها فقط یک نوع تیغه دارند که به دو صورت NC و NO وجود دارد.

در حالت عادی بسته: (NC – normally close )

در حالت عادی باز: (NO – normally open)

وقتی جریان سیم پیچ (سیگنال فرمان) قطع می شود، اتصال تیغه های قدرت کنتاکتور قطع می شود اما تیغه های رله (یا تیغه های فرمان کنتاکتور که به تیغه کمکی هم شناخته می شود) ممکن است قطع یا وصل یاشند. این تفاوت کنتاکتور و رله در زمان طراحی مدار باید مورد توجه قرار بگیرد.

ابعاد و اندازه

ابعاد و ساختار داخلی هر دستگاه برای سازگاری با کاربردهای مورد نظر و ظرفیت بار مشخصی طراحی شده است. کنتاکتورها در گستره و اندازه های مختلفی موجودند. از کنتاکتورهای کوچک که به سادگی در یک دست جا می گیرند و توانایی قطع تنها ۱ آمپر را دارند گرفته تا کنتاکتورهای با ارتفاع 1 متر برای ولتاژهای چند کیلوولت و آمپراژ چند هزار آمپر.

ابعاد رله ها عموما به نسبت کنتاکتورها کوچکتر است. دلیل کوچکتر بودن ابعاد رله، پایین تر بودن ظرفیت بار آن است که امکان ساخت قطعه به صورت ظریف­تر و با ابعاد کوچکتر را فراهم می­کند. اما باز هم به هنگام انتخاب کنتاکتور و رله باید به اندازه و الزامات ساخت مانند فضای موجود، وضعیت نصب و شرایط محیطی توجه کرد.

ایجاد نویز الکتریکی و صوتی

نویز الکتریکی یا تداخل الکترومغناطیسی، یک اختلال الکتریکی ناخواسته است که بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی تاثیر می­گذارد. کنتاکتورها و رله ها به دلیل استفاده از سیم پیچ الکترومغناطیسی در ساختارشان، در حین کارکرد نویز الکتریکی تولید می کنند. میزان نویز تولید شده به عواملی مانند کیفیت طراحی و ساخت و همچنین ظرفیت بار بستگی دارد. تفاوت کنتاکتور و رله در میزان نویز ایجاد شده مشهود است.

باز و بسته شدن تیغه­های یک کنتاکتور ایجاد قوس الکتریکی و در ننتیجه تابش الکترومغناطیسی می کند. این تابش می تواند برای دستگاه های الکترونیکی مجاور تداخل ایجاد کند. از سوی دیگر به دلیل بزرگی تیغه ها و ظرفیت بیشتر کنتاکتورها، باز و بسته شدن کنتاکتور صدای آزار دهنده ای تولید می کند. این آلودگی صوتی سبب شده کنتاکتورها برای کاربردهای مسکونی گزینه مناسبی نباشند.

رله‌ها به دلیل اندازه کوچکتر و جریان عبوری کمتر، نویز الکتریکی کمتری تولید می‌کنند. با این حال، در حین کار رله، به ویژه هنگام تغییر وضعیت بارهای القایی، نیز مقداری نویز الکتریکی تولید می­شود.

هنگام انتخاب بین کنتاکتور و رله برای یک کاربرد خاص، مهم است که تاثیر نویز الکتریکی بر عملکرد و ایمنی تجهیزات متصل را در نظر بگیرید. در شرایطی که دغدغه تداخل الکترومغناطیسی وجود دارد، مانند سیستم‌های الکترونیکی حساس یا محیط‌هایی که نیاز به سازگاری الکترومغناطیسی بالایی داریم، انتخاب دستگاهی با تولید نویز الکتریکی کمتر مناسب‌تر است.

طول عمر و دوام

تفاوت کنتاکتور و رله در دوام و طول عمر موضوع مهم دیگری است که مورد بررسی قرار خواهیم داد .هر دو دستگاه به دلیل ماهیت الکترومکانیکی خود در معرض آسیب هستند.  با این حال، میزان سایش و طول عمر مورد انتظار بسته به طراحی، ساخت و شرایط عملیاتی متفاوت است. طول عمر این دو دستگاه به کیفیت سیم­پیچ و تیغه ها وابسته است. خرابی کنتاکتور و رله اغلب در همین دو قسمت سیم­پیچ و یا تیغه ها رخ می­دهد. مهم ترین دلایل خرابی این تجهیزات عبارتند از:

• نصب نادرست
• تعمیر و نگهداری نامناسب
• اضافه بار الکتریکی
• شل بودن ترمینال ها
• ورود آلاینده ها و عوامل محیطی ناخواسته به فضای داخل تجهیز
• استرس مکانیکی بیش از حد
• بالارفتن عمر قطعات داخلی
• عدم پایداری ولتاژ تغذیه بوبین

در مقاله خرابی های کنتاکتور به جزئیات بیشتری در مورد این موارد پرداخته ایم. لازم به ذکر است پارامتری به عنوان عمر کنتاکتور یا رله در کاتالوگ محصول درج می شود. به عنوان مثال طول عمر مکانیکی برخی از انواع کنتاکتور زیمنس تا بیش از 10 میلیون بار کلیدزنی درج شده است.

 هزینه ها

در هنگام انتخاب کنتاکتور و رله بودجه بندی و هزینه مسئله مهمی است. هزینه های مرتبط با این دستگاه ها بسته به عواملی مانند ظرفیت بار، جنس مواد به کار رفته و سایر ویژگی ها می تواند متفاوت باشد. شاید موارد بسیار انگشت شماری باشد که بخواهیم بین کنتاکتور و رله فقط بر اساس قیمت تصمیم بگیریم اما به طور کلی کنتاکتورها به دلیل اندازه بزرگتر و قابلیت انتقال جریان بیشتر، عموماً گرانتر از رله­ها هستند.

هزینه کنتاکتور بیشتر به کلاس کاری مورد نیاز و اعتبار برند سازنده وابسته است. کنتاکتور ها بسته به ویژگی هایشان در کلاس های کاری متفاوتی دسته بندی شده اند. با این حال هنگام در نظر گرفتن هزینه باید قیمت خرید اولیه و هزینه های بلندمدت مرتبط با دستگاه مانند تعمیر و نگهداری و تعویض قطعات را در نظر بگیرید.

جمع بندی

گاهی اوقات می توان از رله به جای کنتاکتور در کاربردهای جریان کم تا متوسط استفاده کرد. در جدول زیر تفاوت کنتاکتور و رله به صورت اجمالی بررسی شده است.

پارامتر	کنتاکتور	رله
معرفی	کلید الکترومغناطیسی با تحمل بار جریانی تا  12000 آمپر	کلید الکترومغناطیسی با تحمل بار جریان کم و متوسط
سایز	نسبتا بزرگ	کوچکتر و یا نهایتا هم اندازه کوچکترین کنتاکتورها
قیمت	بالا	پایین
ساختار تیغه	دارای تیغه قدرت و تیغه فرمان	تیغه فرمان
نوع ولتاژ بوبین	DC , AC	DC ,AC
تعداد فاز	تک­فاز و سه فاز	تک فاز
سرعت کلید زنی	20 تا 250 میلی ثانیه	3 تا 100 میلی ثانیه
توان مصرفی کویل	مصرف بیشتر	در مقایسه با کنتاکتور مصرف کمتر
نویز صوتی	نسبتا صدای زیادی دارد	به نسبت کنتاکتور صدای کمی دارد
نویز الکتریکی	به نسبت رله بیشتر	به نسبت کنتاکتور کمتر
مکانیزم کنترل جرقه	دارد	ندارد
تعمیر و نگهداری	قابلیت تعمیر و تعویض قطعه داریم. نیاز به نگهداری بیشتری دارد.	نیاز به نگهداری کمتری نسبت به کنتاکتور دارد.
نمونه کاربرد صنعتی	راه‌اندازی و توقف موتورهای بزرگ و سیستم های تهویه مطبوع HVAC مرکزی	کنترل عملکرد ماشین آلات مانند مدارهای توقف اضطراری
نمونه کاربرد تجاری	قطع و وصل سیستم های تهویه و روشنایی در ابعاد بزرگ	نظارت و کنترل روشنایی اضطراری، اعلام حریق و سیستم‌های هشدار
نمونه کاربرد مسکونی	سوئیچ تاسیسات برق خورشیدی و تهویه مطبوع مرکزی	سیستم های اتوماسیون روشنایی و گرمایش و سیستم های امنیتی

امیدواریم با مطالعه این مقاله یک بار برای همیشه تفاوت کنتاکتور و رله را درک کرده باشید. به نظر شما تفاوت دیگری بین این تجهیزات وجود دارد؟