کنتاکتورها کلیدهای الکترومغناطیسی بسیار پرکاربرد برای قطع و وصل جریان هستند. قابلیت کنترل از راه دور در کنار توانایی قطع و وصل جریان ها و ولتاژهای بزرگ، کنتاکتور را به یک انتخاب ویژه برای صنایع و کنترل مصرف کننده های الکتریکی بزرگ تبدیل کرده است. بسته به نوع کاربرد و مصرف کننده تحت کنترل، کنتاکتورها به انواع مختلفی تقسیم می شوند. کنتاکتور خلا زیمنس به صورت ویژه برای استفاده در مدارهای ولتاژ متوسط طراحی شده است.
تفاوت اصلی این کنتاکتورها با نمونه های رایج کنتاکتور زیمنس، کنترل جرقه در یک فضای خلا است. در ادامه به بیان جزئیات بیشتری در مورد این تجهیزات خواهیم پرداخت.
مروری بر عملکرد کنتاکتور
ساختار داخلی کنتاکتورها به صورت کلی شامل بخش های زیر است:
- تیغه یا کنتاکت های اصلی شامل یک تیغه ثابت و یک تیغه متحرک
- بوبین یا سیم پیچ فعال ساز
- هسته مغناطیسی که به تیغه متحرک کنتاکتور متصل است
- مکانیزم کنترل جرقه
- بدنه یا قاب محافظ
- تیغه های کمکی (ممکن است در برخی از نمونه ها وجود نداشته باشد)
لازم به ذکر است بسته به نوع کنتاکتور، ممکن است بخش های دیگری نیز به ساختار کنتاکتور اضافه شود. به عنوان مثال کنتاکتور خازنی از یک مقاومت میرایی جهت مدیریت شارژ خازن بهره می برد. در حالت عادی عموما تیغه های اصلی کنتاکتور در حالت باز قرار دارد. در این حالت یک فنر تیغه متحرک را در فاصله مناسب از تیغه ثابت نگه می دارد. با وصل ولتاژ فعالساز یا فرمان به بوبین کنتاکتور، یک آهنربای الکتریکی ایجاد می شود که هسته مغناطیسی را تحت تاثیر قرار می دهد.
نیروی جاذبه آهنربا قادر است بر نیروی فنر نگهدارنده غلبه کند. در این حالت تیغه متحرک به تیغه ثابت وصل شده و مدار بسته می شود. برای باز شدن مدار کافی است ولتاژ فعالساز دوسر بوبین را قطع کنید. با از بین رفتن خاصیت آهنربایی، نیروی فنر نگهدارنده تیغه متحرک را به وضعیت اتصال باز می برد. در زمان باز شدن تیغه ها و قطع مسیر جریان، شاهد تشکیل یک قوس الکتریکی هستیم. مکانیزم کنترل جرقه وظیفه خنثی کردن این قوس را بر عهده دارد. روال کار به این صورت است که جرقه های ایجاد شده به سمت مکانیزم هدایت می شوند. مکانیزم کنترل جرقه از چند صفحه مسی موازی تشکیل می شود که جرقه را به بخش های کوچکتر تبدیل و نهایتا آن را خنثی می کنند.
جزئیات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد کنتاکتورها را می توانید در مقاله “کنتاکتور چیست” ببینید.
کنتاکتور خلا
هدف من از نگارش این مقاله معرفی کنتاکتور خلا زیمنس است. اما ابتدا لازم است در مورد مکانیزم عملکرد و تفاوت این کنتاکتورها با نمونه های استاندارد توضیحاتی ارائه کنیم. کنترل جرقه در کنتاکتورها یک اصل حیاتی است. در صورت عدم کنترل جرقه ها، شاهد افزایش دمای شدید تیغه های خواهیم بود. این افزایش دما سبب تغییر شکل و حتی چسبیدن یا اصطلاحا جوش خوردن تیغه ها می شود.
جالب است بدانید در جوشکاری از فرآیند جرقه زنی (قوس الکتریکی) برای بالا بردن دما و ذوب فلزات استفاده می شود. هر چقدر ولتاژ یا به عبارت بهتر اختلاف پتانسیل دو سر مدار (در اینجا تیغه های کنتاکتور) بیشتر باشد، شاهد تشکیل جرقه های بزرگتری خواهیم بود. در ولتاژهای پایین می توان جرقه های تشکیل شده را به کمک صفحات مسی خنثی کرد. اما در ولتاژهای بالاتر این امکان وجود ندارد. برای کنترل جرقه در ولتاژهای متوسط و برخی کاربردهای ولتاژ پایین، از قابلیت خلا استفاده می شود.
در حالت عادی قوس الکتریکی به کمک مولکول های هوا تشکیل می شود. در محیط خلا هیچ مولکول هوا (یا ماده دیگر) وجود ندارد بنابراین قوس الکتریکی اساسا تشکیل نمی شود. تیغه های این نوع کنتاکتور داخل کپسول های خلا قرار دارد. لازم به ذکر است مکانیزم عملکرد این کنتاکتورها با نمونه های استاندارد تفاوتی ندارد.
مزایای کنتاکتور خلا
فرض کنید در یک کاربرد خاص نیاز به سوئیچینگ مدار با سرعت بالا داشته باشیم. هر بار قطع و وصل مدار دمای تیغه های کنتاکتور را بالا می برد. به این ترتیب عمر کنتاکتورها خیلی زود به پایان می رسد. جالب است بدانید در حالی که عمر کنتاکتورهای استاندارد نهایتا چند 10 هزار بار قطع و وصل است، کنتاکتور خلا می تواند تا چند میلیون بار مدار را قطع و وصل کند.
کنتاکتورهای خلا در کاربردهایی که سوئیچینگ مکرر جریان بالا مورد نیاز است کاربرد دارند. کنتاکتورهای فرمان جرثقیل ها نمونه ای از کاربرد ان ها است. مزایای کنتاکتور خلا نسبت به کنتاکتورهای معمولی عبارتند از:
- استقامت الکتریکی بیشتر نسبت به کنتاکتور معمولی
- عدم تولید گازهای ناشی از قوس الکتریکی
- طولانی شدن زمان های تعمیر و نگهداری
- عمر طولانی تر و افزایش زمان پایداری سیستم
جمع بندی
قطع و وصل جریان در محیط های صنعتی عموما توسط کنتاکتورها انجام می شود. باز شدن تیغه ها و قطع مسیر جریان چالش ایجاد جرقه یا قوس الکتریکی را به همراه دارد. در نمونه های استاندارد کنتاکتور، از یک مکانیزم ساده مبتنی بر صفحات مسی برای کنترل جرقه استفاده می شود. افزایش فرکانس کلید زنی، افزایش و لتاژ و افزایش جریان سبب بیشتر شدن چالش جرقه ها می شود. برای این کاربردها بهتر است از کنتاکتور خلا استفاده کنید.
در ساختار این کنتاکتورها، تیغه ها در داخل کپسول های خلا قرار داده می شوند. عدم وجود هوا در اطراف تیغه ها از تشکیل قوس الکتریکی جلوگیری می کند و چالش کنترل جرقه را از بین می برد. برای خرید انواع کنتاکتور زیمنس به فروشگاه زیمنس کالا مراجعه یا با کارشناسان ما تماس بگیرید.