همه چیز درباره خازن عدسی کنتاکتور، کنترل ایمن و مطمئن سرج

خازن عدسی کنتاکتور یکی از تجهیزات جانبی مورد استفاده در کاربردهای خاص است! کنتاکتور کاربرد گسترده ای در کنترل مصرف کننده های الکتریکی به ویژه در توان های بالا دارد. در ساختار کنتاکتور از یک بوبین استفاده شده است که امکان کنترل از راه دور را فراهم می کند. طبق قانون لنز در لحظه قطع ولتاژ بوبین، یک ولتاژ معکوس در دو سر آن القا می شود که اندازه بزرگی دارد.

این ولتاژ معکوس می تواند به سایر بخش های مدار به ویژه دستگاه های الکترونیکی (مانند پی ال سی) آسیب وارد کند. برای غلبه بر این چالش روش های مختلفی پیشنهاد شده است. خازن عدسی کنتاکتور یکی از روش های غلبه بر نیرومحرکه القایی معکوس بوبین است. در ادامه به بیان جزئیات بیشتر در مورد این قطعه کوچک و کاربردی خواهیم پرداخت. با من همراه باشید.

مقدمه ای بر کنتاکتور

کنتاکتور یک کلید الکترومغناطیسی است که کنترل جریان الکتریکی را امکانپذیر می کند. ساختار کنتاکتورها شامل بخش های زیر است:

• بوبین کنتاکتور
• پلاتین کنتاکتور (شامل تیغه های اصلی و کمکی)
• بدنه عایق

جریان الکتریکی از مسیر تیغه اصلی عبور می کند. تیغه یا پلاتین از دو بخش ثابت و متحرک تشکیل شده است. بخش ثابت تیغه به بدنه کنتاکتور و بخش متحرک آن به هسته سیم پیچ وصل شده است. برقراری سیگنال فرمان یا به عبارتی برقدار شدن بوبین کنتاکتور، سبب تشکیل یک آهنربای الکتریکی می شود.

نیرو محرکه ناشی از آهنربای الکتریکی قادر است بر نیروی فنر نگهدارنده غلبه کند. در نتیجه بخش متحرک تیغه جابجا شده و به بخش ثابت متصل می شود. اتصال تیغه های مسیر عبور جریان را فراهم می کند. با قطع ولتاژ بوبین، خاصیت آهنربایی از بین رفته و تیغه متحرک توسط یک فنر به محل اولیه خود برمی گردد. خازن عدسی کنتاکتور دقیقا در لحظه قطع ولتاژ بوبین وارد عمل می شود.

از جمله مهمترین وظایف کنتاکتور در تابلو برق می توان به راه اندازی موتور الکتریکی اشاره کرد. راه اندازی موتور الکتریکی با کنتاکتور در توان های پایین بسیار راهگشاست. عموما در کنار کنتاکتور از تجهیزات حفاظتی نیز استفاده می شود. همچنین در توان های بالا راه اندازی موتور با استفاده از درایو یا سافت استارتر انجام می شود.

آشنایی با مفهوم سرج

خازن عدسی یکی از انواع سرج پروتکتور کنتاکتور  است. اما سرج چیست و چرا باید مدار را در برابر آن محافظت کنیم؟ SURGE در لغت به معنای نوسان یا افزایش ناگهانی است. در مدار الکتریکی منظور از سرج، ایجاد یک موج گذرا روی جریان، ولتاژ یا توان است.

سرج در سیستم‌های قدرت، به صورت افزایش ولتاژ ناگهانی با مدت زمان کمتر از نیم سیکل ایجاد می شود. این نوسان می تواند در سیکل مثبت یا منفی اتفاق بیافتد و ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهد. این وضعیت در زمان کوتاهی از بین می رود.

نوسانات گذرا (یا سرج)، سبب افزایش ناگهانی ولتاژ یا اختلال در شکل موج می شود و به تجهیزات الکترونیکی آسیب می رساند. دامنه سرج می تواند تا ده ها هزار ولت نیز برسد. این نوسانات به طور کلی در بازه های زمانی میکرو ثانیه اتفاق می افتند. یکی از منابع اصلی ایجاد سرج در سیستم، فرایند کلید زنی کنتاکتور و رله است. خازن عدسی کنتاکتور مدار را از آسیب های سرج ایمن می کند.

سرج چگونه ایجاد می شود؟

کنترل عملکرد کنتاکتور به کمک قطع و وصل ولتاژ بوبین انجام می شود. بوبین یا سیم پیچ رفتار ی غیرخطی در مدار دارد. می دانیم که بوبین (سلف) مانند خازن انرژی را در خود ذخیره می کند. طبق قانون لنز زمانی که ولتاژ دوسر بوبین قطع می شود، بوبین انرژی ذخیره شده را به مدار پس می دهد.

به بیان دیگر بوبین بعد از قطع برق مانند یک باتری عمل می کند که میل به خالی شدن (دشارژ) دارد. پس از قطع برق یک ولتاژ با پلاریته معکوس در دو سر بوبین ایجاد می شود. این ولتاژ به مدار اعمال می شود و اندازه آن از ولتاژ تغذیه بوبین بزرگتر است. این ولتاژ بزرگ به سایر تجهیزات سیستم اسیب وارد می کند.

حذف سرج ناشی از کلیدزنی کنتاکتور به روش های مختلفی انجام می شود. از جمله سرج پروتکتورهای رایج می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خازن عدسی کنتاکتور
• دیود هرزگرد کنتاکتور
• وریستور کنتاکتور
• سرج پروتکتور RC (مقاومتی – خازنی)
• سرچ پروتکتور دیودی – زنری

در همه این روش ها یک مسیر جایگزین برای تخلیه ولتاژ گذرا ایجاد و از اعمال ولتاژ به مدار جلوگیری می کند.

خازن عدسی کنتاکتور

سرج ناشی از قطع ناگهانی ولتاژ بوبین به عایق سیم های بوبین و تجهیزات الکترونیکی موجود در مدار آسیب می رساند. برای محافظت از بوبین کنتاکتور و تجهیزات الکترونیکی در برابر اثرات نیرو محرکه مغناطیسی معکوس از خازن عدسی استفاده می شود.

خازن عدسی کنتاکتور عموما به صورت سری با یک مقاومت در مدار قرار می گیرد. خازن با بوبین کنتاکتور موازی می شود. این خازن سبب می شود جریان ناشی از ولتاژ معکوس به سایر بخش های مدار وارد نشده و در خازن تلف شود. خازن عدسی کنتاکتور در کاربردهای کنترل بار القایی مانند موتور استفاده می شود.

خازن مناسب برای استفاده در سرج پروتکتور کنتاکتور باید ویژگی های زیر را داشته باشد:

• ظرفیت بالا:ظرفیت خازن متناسب با اندوکتانس بوبین و اثر میرایی مورد نیاز انتخاب می شود.
• ولتاژ کاری بالا: ولتاژ نامی خازن باید از حداکثر پیک ولتاژی سرج بیشتر باشد.

اغلب تولید کنندگان کنتاکتور اقدام به عرضه سرج پروتکتور استاندارد می کنند. به عنوان مثال کنتاکتور زیمنس از جمله برندهای محبوب موجود در بازار ایران است. سرج پروتکتور یکی از لوازم جانبی کنتاکتور زیمنس است که با کد فنی استاندارد عرضه می شود.

مزایای استفاده از خازن عدسی کنتاکتور

استفاده از خازن به صورت موازی با سیم پیچ کنتاکتور، سرج ناشی از تغییر وضعیت بوبین را کنترل می کند. کنترل سرج از آسیب رسیدن به بخش های حساس مدار پیشگیری می کند. به صورت کلی مزایای استفاده از خازن عدسی کنتاکتور را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• افزایش طول عمر کنتاکتور:خازن عدسی کنتاکتور با جذب جریان هجومی، از آسیب رسیدن به بوبین کنتاکتور (و سایر تجهیزات مدار) جلوگیری می کند.
• کاهش احتمال اختلال در مدار:سرج ایجاد شده در بوبین کنتاکتور سبب ایجاد نویز و در نتیجه اختلال در عملکرد بخش های حساس مدار می شود. خازن عدسی کنتاکتور با جذب موج های گذرا، از ایجاد اختلال در مدار جلوگیری می کند.
• حفاظت از بخش های حساس مدار کنترل: کنترل سرج و جلوگیری از گسترش نویز در مدار از خرابی بخش های حساس مدار فرمان جلوگیری می کند.

سخن پایانی

کنتاکتور به صورت گسترده در کاربردهای صنعتی و خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. رعایت برخی ملاحظات کاربردی و مداری سبب افزایش طول عمر کنتاکتور می شود. یکی از تجهیزاتی که استفاده از آن در کنار کنتاکتور عملکرد کلی مدار را بهبود می بخشد، خازن عدسی کنتاکتور است.

این خازن به صورت موازی با سیم پیچ کنتاکتور نصب می شود. سیم پیچ کنتاکتور به عنوان یک بار القایی نسبت به نوسانات سیگنال فرمان پاسخ های شدیدی نشان می دهد. ولتاژهای ناخواسته ناشی از این نوسانات می تواند آسیب های جدی به سایر بخش های مدار به ویژه تجهیزات الکترونیکی وارد کند. با استفاده از یک خازن عدسی می توان از این مشکلات پیشگیری کرد.