کنتاکتور خازنی از جمله تجهیزات سوئیچینگ (یا کلیدزنی) الکتریکی است که به طور خاص برای کنترل بانک های خازن طراحی شده است. بانک های خازنی به صورت گسترده برای بهبود ضریب توان و کاهش مصرف توان راکتیو در سیستم های الکتریکی استفاده می شود. رفتار بانک خازنی در لحظه شروع به کار، با انواع دیگر بارها متفاوت است. جریان هجومی بسیار بزرگی که در لحظه اتصال خازن به مدار ایجاد می شود، سبب سوختن کنتاکتورهای استاندارد می شود. از اینرو کنتاکتورهای ویژه ای برای کنترل بار خازنی طراحی شده اند.
از جمله تفاوت های عمده کنتاکتورخازنی با نمونه های استاندارد می توان به وجود مقاومت میرایی در ساختار آن ها و همچنین استحکام بیشتر تیغه ها در برابر جریان های زیاد اشاره کرد. در ادامه به بررسی جزئیات بیشتری در مورد این کلیدهای الکتریکی خواهیم پرداخت. همچنین به برخی تفاوت های موجود بین نمونه های مختلف کنتاکتور خازنی اشاره خواهیم کرد. با من همراه باشید.
خازن و تامین بار راکتیو
اغلب بارهای موجود در شبکه از نوع سلفی یا القایی هستند. این قبیل بارها توان راکتیو مصرف می کنند. اغلب تجهیزات مورد استفاده در صنایع مختلف از موتور الکتریکی استفاده می کنند. بنابراین نیاز به تامین توان راکتیو دارند. تامین توان راکتیو از شبکه منجر به اعمال جریمه های سنگین می شود.
راه حلی که برای این چالش پیشنهاد می شود، استفاده از بانک خازنی است. خازن ها به صورت تکی یا گروهی (بانک خازنی) به منظور تامین توان راکتیو مورد استفاده قرار می گیرند.
جریان هجومی در لحظه راه اندازی
هنگامی که یک خازن برای اولین بار به منبع تغذیه متصل می شود، به صورت یک اتصال کوتاه ظاهر می شود. این وضعیت سبب عبور جریان هجومی بزرگی از مدار می شود که می تواند به کنتاکتورها، بریکرها و سایر تجهیزات مدار آسیب برساند. کنتاکتور خازنی به گونه ای طراحی شده است که این جریان هجومی بزرگ را بدون آسیب مدیریت کند.
این کنتاکتورها دارای یک شبکه میرایی داخلی هستند که سرعت افزایش جریان هجومی را کاهش می دهد. این کار به جلوگیری از قوس الکتریکی و افزایش طول عمر کنتاکتور کمک می کند. شبکه میرایی می تواند از یک مقاومت سری یا ترکیبی از یک مقاومت و یک دیود تشکیل شده باشد.
کنتاکتور خازنی چیست؟
به طور کلی کنتاکتور یک کلید الکترومکانیکی برای کنترل بارهای الکتریکی است که قابلیت کنترل از راه دور را دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کنتاکتور، مقاله “کنتاکتور چیست و چه کاربردهایی دارد” را ببینید. بارهای خازنی در لحظه اولیه اتصال به منبع، مانند یک اتصال کوتاه عمل می کنند و جریان بزرگی از مدار می کشند. به منظور پیشگیری از ایجاد این جریان های بزرگ و آسیب های ناشی از آن ها، برای کنترل روشن و خاموش شدن بارهای خازنی، از کنتاکتور خازنی استفاده می شد. این کنتاکتورها جزء مهمی از مدارهای تصحیح ضریب توان و سایر کاربردهایی هستند که در آن ها بار خازنی وجود دارد.
ساختار این کنتاکتورها شبیه به کنتاکتور استاندارد است. اما برخی ویژگی های اضافی دارند که آن ها را برای کنترل جریان هجومی زیاد بارهای خازنی مناسب می کند. برای کنترل جریان هجومی راه اندازی بار خازنی، ابتدا خازن تا حد کمی به کمک تیغه های کمکی شارژ می شود و پس از آن جریان خازن از طریق تیغه های اصلی تامین می شود.
ساختار کنتاکتور خازنی
به طور کلی، ساختار کنتاکتور سوئیچینگ خازن مشابه یک کنتاکتور استاندارد است، اما برخی ویژگی های اضافی در طراحی ان لحاظ شده است. این ویژگی ها شامل یک شبکه میرایی برای کاهش سرعت افزایش جریان هجومی و ویژگی های خاموش کننده قوس برای جلوگیری از قوس الکتریکی است.
اجزای اصلی کنتاکتور خازنی شامل کنتاکت ها، سیم پیچ، شبکه میرایی و مکانیزم کنترل جرقه است.
کنتاکت های اصلی (تیغه های اصلی)
کنتاکت ها مسیر اصلی عبور جریان کنتاکتور هستند و معمولاً از مس یا آلیاژ نقره ساخته می شوند. تیغه ها برای کنترل جریان و ولتاژهای بالا طراحی شده اند و اغلب با یک لایه نقره یا طلا برای بهبود هدایت و کاهش سایش پوشش داده می شوند. هر کنتاکتور از دو تیغه ثابت و متحرک بهره می برد. تیغه متحرک با فعال شدن مدار فرمان جابجا شده و با چسبیدن به تیغه ثابت، مسیر جریان را برقرار می کند.
مکانیزم الکترومغناطیسی کنتاکتور
به منظور تغییر وضعیت بار متصل به کنتاکتور، لازم است سیگنال فرمان را به مکانیزم الکترومغناطیسی کنتاکتور اعمال کنید. با عبور جریان از این سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود. این میدان مغناطیسی هسته سیم پیچ را جابجا و در نتیجه کنتاکت متحرک جذب تیغه ثابت می شود. این فرآیند مدار را بسته و جریان بار را تامین می کند. با قطع سیگنال فرمان، کنتاکت ها به حالت باز خود برمی گردند.
این مکانیزم امکان کنترل وضعیت کنتاکتور خازنی از راه دور را فراهم می کند. لازم به ذکر است که ولتاژ فرمان کنتاکتور عموما نسبت به ولتاژ بار بسیار کوچکتر است. به عنوان مثال با یک فرمان 24 ولتی می توان بار 220 ولتی را کنترل کرد.
مکانیزم کنترل جرقه
در زمان باز شدن تیغه ها به دلیل جریان بزرگی که از آن ها عبور می کند، یک جرقه الکتریکی بزرگ ایجاد می شود. عدم کنترل این جرقه ها عمر تیغه ها را کاهش داده و در بدترین حالت منجر به جوش خوردن تیغه ها به هم می شود. این بخش از کنتاکتور به کمک صفحات مسی موازی که شکل خاصی دارند، جرقه یا قوس الکتریکی را کنترل می کند.
شبکه میرایی
بخشی از ساختار کنتاکتور خازنی که به کاهش سرعت افزایش جریان هجومی کمک می کند، شبکه میرایی است. این بخش تنها در ساختار کنتاکتورهای خازنی وجود دارد. شبکه میرایی از یک مقاومت سری با کنتاکت ها و یا ترکیبی از یک مقاومت و یک دیود تشکیل می شود. وظیفه مقاومت محدود کردن جریان هجومی است، در حالی که دیود اتلاف انرژی ذخیره شده در خازن را در زمان باز شدن کنتاکتور تسهیل می کند.
عملکرد کنتاکتور خازنی
عملکرد این کنتاکتورها با برخی ملاحظات اضافی همراه است که با توجه به ویژگی های منحصر به فرد بارهای خازنی ضروری است.
با اعمال سیگنال فرمان به کنتاکتور، سیم پیچ فرمان یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که کنتاکت متحرک را جذب می کند. این فرآیند سبب بسته شدن مدار و عبور جریان از آن می شود. زمانی که یک خازن به بار متصل می شود، در ابتدا مانند یک اتصال کوتاه عمل می کند. این وضعیت جریان هجومی بالایی ایجاد می کند و تا شارژ شدن خازن ادامه دارد.
این جریان هجومی می تواند به کنتاکتورهای استاندارد یا قطع کننده های مدار آسیب برساند، اما کنتاکتورهای خازنی توانایی کنترل این جریان را دارند. در این کنتاکتورها شبکه میرایی سرعت افزایش جریان را کاهش داده و جریان هجومی کم می شود. شبکه میرایی به کمک سیم های مقاومت بالا با کنتاکت های اصلی موازی می شود.
در زمان شروع به کار بار خازنی، مسیر جریان از طریق این سیم ها و مقاومت سری با آن ها بسته می شود. سری شدن این مقاومت با بار خازنی، مقاومت خازن در لحظه راه اندازی را افزایش می دهد. افزایش مقاومت مصرف کننده طبق قانون اهم، جریان عبوری از مدار را کاهش می دهد. پس از شارژ شدن خازن و رسیدن به جریان نامی، شبکه میرایی از مسیر خارج شده و کنتاکت های اصلی وارد مدار می شوند.
در زمان قطع اتصال تیغه ها جرقه های بزرگی اتفاق می افتد که با وارد عمل شدن مکانیزم کنترل جرقه، کنترل می شوند.
کاربرد کنتاکتور خازنی
این کنتاکتورها به طور خاص برای تغییر وضعیت (خاموش و روشن) بارهای خازنی در مدارهای تصحیح ضریب توان و سایر کاربردهایی که از خازن استفاده می شود، طراحی شده اند.
کنتاکتورهای سوئیچینگ خازن قادرند جریان هجومی بالایی که در لحظه اتصال خازن به مدار به وجود می آید را بدون آسیب مدیریت و سوئیچینگ قابل اعتماد بار خازنی را فراهم کنند. روشن و خاموش کردن خازن ها به منظور حفظ ضریب توان مورد نظر در صنایع مختلف بسیار رایج است.
کنتاکتور خازنی توسط کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا سایر سیستم های کنترلی قابل کنترل است. مدار فرمان در زمان های لازم سیگنال لازم برای راه اندازی کنتاکتور را تولید می کند. دریافت سیگنال فرمان منجر به عملکرد کنتاکتور و اتصال خازن به شبکه می شود.
نکات مهم در استفاده از کنتاکتور سوئیچینگ خازن
رعایت برخی نکات در هنگام انتخاب و استفاده از کنتاکتور خازنی ضروری است. رعایت این نکات سبب افزایش ایمنی و عملکرد پایدار سیستم خواهد شد.
در گام اول انتخاب کنتاکتور خازنی باید بر اساس نیازهای خاص پروژه باشد. عواملی که باید در نظر بگیرید عبارتند از درجه بندی ولتاژ و جریان کنتاکتور و همچنین اندازه و نوع بار خازنی که باید توسط کنتاکتور کنترل شود.
در نظر گرفتن شرایط محیطی محل نصب کنتاکتور از جمله دما و … بسیار ضروری است. عوامل محیطی می توانند عملکرد کنتاکتور را تحت تأثیر قرار دهند. در برخی موارد، استفاده از خنک کننده یا اقدامات حفاظتی اضافی برای اطمینان از عملکرد مطمئن و ایمن مدار الزامی است.
آخرین نکته ای که در استفاده از کنتاکتور خازنی باید مورد توجه قرار دهید، نصب و نگهداری مناسب کنتاکتورها است. دقت در فرآیند نصب و نگهداری، برای اطمینان از عملکرد طولانی مدت و قابلیت اطمینان مدار مهم است. فرآیند نگهداری شامل بازرسی و تست های دوره ای و همچنین تمیز کردن و روغن کاری کنتاکت ها و سایر اجزا است.
کنتاکتور خازنی زیمنس
از جمله شرکت های پیشرو در زمینه تولید انواع کنتاکتور می توان به شرکت زیمنس اشاره کرد. این کمپانی خوشنام انواع مختلفی از کنتاکتورها را با کاربردهای متنوع به بازار عرضه کرده است. طراحی برخی از برندها به گونه ای است که با افزودن یک تجهیز جانبی می توان کنتاکتور استاندارد را به نوع خازنی تبدیل کرد. شرکت ls از این دسته است.
اما کنتاکتور خازنی زیمنس با طراحی یکپارچه به بازار عرضه شده است. برای خرید انواع مختلف کنتاکتورهای خازنی زیمنس به فروشگاه زیمنس کالا مراجعه کنید.
جمع بندی
بارهای خازنی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. از جمله کاربردهای اصلی این بارها می توان به تجهیزات اصلاح ضریب توان اشاره کرد. خازن ها در لحظه شروع به کار مانند یک اتصال کوتاه عمل می کنند و جریان هجومی بزرگی از مدار می کشند. این جریان بزرگ می تواند به خازن و سایر اجزای مدار آسیب برساند. برای کنترل ایمن بارهای خازنی از کنتاکتور خازنی استفاده می شود. در این مقاله به بررسی این کنتاکتورها پرداختیم و نکات مختلفی که باید در مورد آن ها بدانید را از نظر گذراندیم.