6 پارامتر مهم در انتخاب کنتاکتور، خطا را به صفر برسانید!

کنتاکتور یک کلید الکتریکی با قابلیت کنترل از راه دور است که کاربرد گسترده ای دارد. گستردگی کاربرد سبب تنوع زیاد کنتاکتورها شده و این موضوع انتخاب کنتاکتور را کمی پیچیده می کند. با در نظر گرفتن 6 پارامتر مهم عملیاتی می توان بهترین گزینه را متناسب با کاربرد مورد نظر انتخاب کرد.

استفاده از کنتاکتور نامناسب مهمترین دلیل خرابی کنتاکتور است. خرابی کنتاکتور سبب توقف ناخواسته خط، افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری و حتی آسیب به دستگاه ها و سایر تجهیزات می شود. انتخاب گزینه مناسب نه تنها از آسیب های احتمالی پیشگیری می کند، بلکه عملکرد مطمئن سیستم در درازمدت را نیز تضمین می کند.

در این مقاله به بیان مهمترین نکات در انتخاب کنتاکتور پرداخته ایم. با من همراه باشید.

مروری بر عملکرد کنتاکتور

آشنایی با ساختار و عملکرد کنتاکتور کمک می کند درک بهتری از فرآیند انتخاب آن داشته باشید. کنتاکتورها عملکردی مشابه رله دارند. یعنی با یک سیگنال خارجی فعال و مسیر جریان را برقرار می کند. ساختار داخلی کنتاکتور شامل بخش های زیر است:

• بوبین یا سیم پیچ
• کنتاکت اصلی یا پلاتین کنتاکتور
• مکانیزم کنترل جرقه
• بدنه یا قاب محافظ

مزیت اصلی کنتاکتور، قابلیت کنترل از راه دور است. این کلید امکان کنترل جریان ها و ولتاژهای بزرگ با یک ولتاژ کوچک را فراهم می کند. کنتاکتور را می توان به صورت غیر مستقیم توسط پی ال سی کنترل کرد. روش کار به این صورت است که تامین ولتاژ بوبین سبب تشکیل یک آهنربای الکتریکی می شود.

بخش ثابت کنتاکت به بدنه متصل شده و بخش متحرک آن به هسته سیم پیچ وصل است. تشکیل آهنربای الکتریکی سبب جابجایی هسته و در نتیجه بسته شدن مسیر جریان می شود. با قطع ولتاژ بوبین، وضعیت تیغه تغییر کرده و مسیر باز می شود.

در زمان باز شدن تیغه به ویژه در جریان های بزرگ، جرقه های بزرگی تشکیل می شود. عدم کنترل این جرقه ها سبب آسیب به بدنه و سایر بخش های کنتاکتور می شود. برای غلبه بر این چالش، یک مکانیزم کنترل جرقه در نظر گرفته شده است.

جزئیات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد این کلیدها را در مقاله کنتاکتور چیست و چه کاربردهایی دارد ببینید.

پارامترهای مهم در انتخاب کنتاکتور

عملکرد کلی مدار و انجام صحیح فرآیند در گرو عملکرد صحیح همه بخش های سیستم است. اولین پارامتر مهم در تضمین عملکرد صحیح تجهیزات، انتخاب گزینه مناسب است. کنتاکتورها کاربرد گسترده ای در صنعت دارند. کمتر تابلو برقی را می توان پیدا کرد که در آن یک یا چند کنتاکتور نصب نشده باشد.

کاربرد گسترده سبب عرضه نمونه های بسیار متنوعی از کنتاکتور به بازار شده است. برای انتخاب کنتاکتور مناسب توجه به 6 پارامتر عملیاتی زیر ضروری است:

• سیستم ولتاژی
• جریان یا توان نامی
• ولتاژ بوبین
• نوع کاربری کنتاکتور
• استفاده در مدار معکوس یا غیر معکوس
• تعداد کنتاکت کمکی

در ادامه به تشریح هر یک از پارامترهای عملیاتی فوق می پردازیم.

تعیین سیستم ولتاژی

سیستم های الکتریکی به دو گروه AC و DC تقسیم می شوند. تفاوت سیستم ها سبب تفاوت تجهیزات مورد استفاده در آن ها شده است. اولین پارامتر مهم در انتخاب کنتاکتور، تعیین سیستم ولتاژی است. در اولین گام لازم است سیستم ولتاژی شبکه را تعیین کنید. کنتاکتور DC انتخاب مناسبی برای استفاده در مدار AC نیست و عکس این قاعده نیز صادق است.

اگر از کنتاکتور در سیستم AC استفاده می کنید، تعیین تعداد فاز نیز مهم است. کنتاکتور تکفاز و کنتاکتور سه فاز تفاوت های ساختاری با هم دارند. از نظر تعداد ترمینال ورودی و خروجی، کنتاکتور تکفاز و DC شباهت زیادی به هم دارند. اما ساختار و عملکرد آن ها کاملا متفاوت است.

مقاله تفاوت کنتاکتور AC و DC را ببینید!

توان نامی یا جریان عبوری در ولتاژ خط

تیغه های کنتاکتور از آلیاژهای مختلفی ساخته می شوند. تفاوت در مواد تشکیل دهنده سبب تغییر در توانایی عبور جریان می شود. این پارامتر را می توان مهمترین پارامتر در انتخاب کنتاکتور دانست. تا جایی که کنتاکتورها با جریان یا توان نامی معرفی می شوند.

جریان نامی با واحد آمپر اندازه گیری می شود. آمپراژ یا جریان نامی بار نشان دهنده مقدار جریان مورد نیاز برای تغذیه دستگاه در ولتاژ خط است. اهمیت تعیین جریان بار در ولتاژ خط به رابطه محاسبه توان بر می گردد:

P=IV

در این رابطه P کار انجام شده است که معمولا در واحد وات (کیلووات) بیان می‌شود. I جریان الکتریکی بر حسب آمپر و V ولتاژ خط است. Pبر اساس نیازهای خط تولید تعیین می شود و ثابت می ماند. برای ثابت ماندن توان اگر ولتاژ کاهش یابد، باید جریان را افزایش دهید تا رابطه فوق برقرار باشد.

اگر از کنتاکتور برای راه اندازی موتور سه فاز استفاده می کنید، جهت اطمینان از ولتاژ ورودی و جریان بار کامل (FLA) به پلاک دستگاه مراجعه کنید.

ولتاژ بوبین کنتاکتور

سومین پارامتر مهم در انتخاب کنتاکتور، ولتاژ راه اندازی کنتاکتور یا همان ولتاژ بوبین است. این ولتاژ ممکن است برابر با ولتاژ خط باشد. با این حال اغلب به منظور افزایش ایمنی، ولتاژ بوبین در سطح پایین تری نسبت به ولتاژ خط انتخاب می شود.

در صورتی که قصد خرید کنتاکتور برای جایگزینی با نمونه موجود را دارید، لازم است ولتاژ کنترل را براساس شرایط پروژه انتخاب کنید. کنتاکتور با ولتاژ بوبین 230 ولت بیشترین کاربرد یا فراوانی را دارد. علاوه بر این ولتاژ هایی مانند 110 ولت، 48 ولت یا 24 ولت نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

ولتاژ بوبین می تواند از نوع AC یا DC باشد. لازم به ذکر است بوبین برخی محصولات از جمله سری 3RT1 کنتاکتور زیمنس با هر دو ولتاژ AC و DC فعال می شوند.

تعیین نوع کاربری و کد IEC

مصرف کننده های الکتریکی مختلف به ویژه در لحظه شروع به کار رفتار متفاوتی دارند. به عنوان مثال جریان راه اندازی موتورها تا 10 برابر جریان نامی می رسد. این جریان هجومی چالش های مختلفی را به همراه دارد. برای غلبه بر این چالش به ویژه در توان های بالا از سافت استارتر و درایو استفاده می شود.

اما رفتار متفاوت مختص موتورها نیست و سایر بارها نیز چالش های راه اندازی دارند. از اینرو کنتاکتورها متناسب با کاربری در گروه های مختلف دسته بندی می شوند. این دسته بندی توسط کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک IEC انجام شده است.

IEC برای توصیف نوع بار الکتریکی و چرخه کاری بار از کدهای خاصی استفاده می‌کند. توجه به این کدها در زمان انتخاب کنتاکتور ضروری است. برای مثال، دو برنامه را در نظر بگیرید که هر دو دقیقاً از یک موتور استفاده می کنند.

در برنامه اول موتور پس از روشن شدن، برای مدت طولانی به کار ادامه می دهد در حالی که موتور دیگر مدام روشن/خاموش می شود. در این مثال ها از دو کنتاکتور با کدهای IEC متفاوت برای کنترل موتورها استفاده می شود.

موتوری که دائما روشن/خاموش می شود به جریان بار بیشتر و در نتیجه کنتاکتور بزرگتری نیاز دارد. انتخاب کد کاربری مناسب، عمر مفید کنتاکتور را افزایش می دهد. از سوی دیگر کنتاکتور با کد IEC نامناسب ممکن است برای مدتی کار کند، اما طول عمر آن به شدت کاهش می یابد.

جدول کد IEC کنتاکتور

کنتاکتور معکوس یا غیر معکوس

اگر از کنتاکتور برای کنترل موتور الکتریکی استفاده می کنید، توجه به نوع عملکرد موتور در زمان انتخاب کنتاکتور ضروری است. اگر نیاز به معکوس کردن جهت حرکت موتور (چپگرد/ راستگرد) دارید، باید از کنتاکتور معکوس استفاده کنید.

کنتاکتور معکوس مجموعه ای از دو کنتاکتور (یکی برای هر جهت) به هم کوپل شده است. به منظور اطمینان از فعال بودن یک کنتاکتور در هر زمان، از اینترلاک استفاده می شود. اینترلاک از فعال شدن همزمان دو کنتاکتور جلوگیری می کند. اینترلاک به صورت مکانیکی و یا الکتریکی قابل استفاده است.

کنتاکت های کمکی و لوازم جانبی

کنتاکت های کمکی به منظور پیاده سازی مدار فرمان مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کنتاکتورها دارای چند تیغه کمکی NO و NC هستند. یک مثال خوب برای استفاده از کنتاکت های کمکی، روشن کردن چراغ سیگنال برای نشان دادن کارکرد موتور است.

علاوه بر این اغلب کنتاکتورها امکان استفاده از لوازم جانبی را فراهم می کنند. لوازم جانبی کنتاکتور به منظور افزایش قابلیت های عملیاتی مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله رایج ترین تجهیزات جانبی کنتاکتور می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کنتاکت کمکی
• اینترلاک
• سرج پروتکتور کنتاکتور
• تایمر قطع و وصل
• و …

بسته به نیازهای پروژه یک یا چند نمونه از لوازم جانبی کنتاکتور مورد استفاده قرار می گیرد. لازم به ذکر است تعداد تجهیزات کمکی قابل اتصال به کنتاکتور محدود است.

مثال هایی از انتخاب کنتاکتور مناسب

با در نظر گرفتن پارامترهای عملیاتی بالا می توانید بهترین انتخاب را از بین کنتاکتورهای موجود داشته باشید. در ادامه به منظور راهنمایی بیشتر، چند مثال انتخاب کنتاکتور مناسب را تشریح می کنیم.

انتخاب کنتاکتور AC برای هیتر الکتریکی

در کاربردهایی مانند کوره مقاومتی، بخاری و سیستم های تنظیم دما از کنتاکتور برای کنترل هیتر الکتریکی استفاده می شود. دامنه نوسانات جریان این نوع بارها بسیار کم است. برای این گروه از بارها کنتاکتور با کد AC-1 مناسب است. عملکرد هیترها ساده است و بصورت عملیات تکرار شدنی نیست.

بنابراین در انتخاب کنتاکتور مناسب هیتر الکتریکی، تنها نکته ای که باید در نظر بگیرید، جریان بار است. بهتر است جریان نامی کنتاکتور 1.2 برابر جریان نامی هیتر در نظر گرفته شود. اگر چه این حاشیه امن در تعیین کدهای IEC لحاظ شده است.

مثال: فرض کنید قصد خرید کنتاکتور برای کنترل یک کوره مقاومتی سه فاز با ولتاژ 380 ولت و توان 15 کیلووات داریم.

ابتدا لازم است جریان بار نامی هر فاز را محاسبه کنیم که از رابطه زیر محاسبه می شود:

در این رابطه:

• I_a : جریان هر خط
• P_n: توان کل
• U: ولتاژ بین دو خط است (در اینجا 380 ولت)

با قرار دادن داده های مساله در رابطه بالا به جریان 22.7 آمپر برای هر فاز می رسیم. طبق نکته گفته شده لازم است این عدد را در 1.2 ضرب کنیم. این ضریب براساس نوع بار انتخاب شده است. در نهایت به عدد 27.2 آمپر می رسیم.

برای کنترل هیتر مورد نظر، کنتاکتوری با جریان بیش از 27.2 آمپر در کلاس AC-1 نیاز است. در این رنج جریان کنتاکتور 32 آمپر زیمنس را می توانید مورد استفاده قرار دهید.

انتخاب کنتاکتور برای تجهیزات روشنایی

انواع مختلفی از تجهیزات روشنایی با جریان و زمان راه اندازی متفاوت در بازار موجود است. این نوع بار با کنتاکتورهای کلاس AC-5a یا AC-5b کنترل می شوند. اگر زمان راه اندازی تجهیزات روشنایی بسیار کوتاه است جریان نامی کنتاکتور را 1.1 برابر جریان نامی تجهیزات روشنایی در نظر بگیرید.

اگر زمان راه اندازی تجهیزات روشنایی کمی بیشتر و ضریب توان آن کم باشد، جریان عبوری از کنتاکتور بزرگتر از جریان کاری تجهیزات خواهد بود. جدول زیر انواع تجهیزات روشنایی و ضریب جریانی که در انتخاب کنتاکتور باید در نظر گررفته شود را نشان می دهد.

انتخاب کنتاکتور برای ترانسفورماتور جوشکاری

اتصال کوتاه الکترود در سمت ثانویه ترانسفورماتور جوشکاری سبب افزایش ناگهانی جریان می شود. توان ورودی و خروجی ترانسفورماتور ثابت است؛ بنابراین افزایش جریان ثانویه سبب افزایش جریان عبوری در سیم پیچ اولیه ترانس می شود.

در انتخاب کنتاکتور برای ترانسفورماتور جوشکاری باید توان نامی ترانس، جریان نامی، جریان اتصال کوتاه و فرکانس جوش در نظر گرفته شود. کد IEC مناسب برای این نوع بار AC-6a است. براساس اطلاعات جدول زیر می توانید کنتاکتور مورد نظر را انتخاب کنید.

خرید کنتاکتور برای موتور آسنکرون

برای موتورهای آسنکرون و موتور القایی از کنتاکتور کلاس AC-2،AC-3 و AC-4 استفاده می شود. مدل های مختلف موتور به کنتاکتورهای متفاوتی نیاز دارند. جریان راه اندازی موتور آسنکرون حدود 6 برابر جریان نامی موتور و جریان قطع کنتاکتور برابر با جریان نامی موتور یعنی Ie است.

برای این موتورها از کنتاکتور کلاس AC-3 استفاده می شود. پمپ های آب، ماشین کشنده سیم، دستگاه حفاری، دستگاه چاپ و دستگاه برش گرم در کارخانه فولاد مثال هایی از کاربرد این موتورهاست.

جهت انتخاب کنتاکتور برای موتورهای الکتریکی توصیه می شود به جدول راهنمای تولید کننده مراجعه کنید. از ترکیب کنتاکتور به همراه کلید حرارتی و یا بی متال برای راه اندازی مستقیم موتور الکتریکی استفاده می شود.

از ترکیب کلید حرارتی زیمنس، بیمتال و کنتاکتور جهت راه اندازی مستقیم موتور استفاده می شود.

انتخاب کنتاکتور برای موتورهای آسنکرون

زمانی که یک موتور آسنکرون در اتصال معکوس ترمز می کند، جریان عبوری از مدار به 6 برابر Ie افزایش می یابد. برای کنترل موتور آسنکرون از کنتاکتورهای کلاس AC-4 استفاده می شود. جریان نامی کنتاکتور کلاس AC-4 تحت ولتاژ نامی 380 ولت تعیین می شود. توان موتور قابل کنترل بر این اساس قابل محاسبه است.

مثال: فرض کنید جریان نامی یک موتور در ولتاژ 380 ولت برابر با 3.3 آمپر است. توان نامی موتور از رابطه زیر محاسبه می شود:

با جایگذاری در رابطه بالا، توان موتور به دست می آید:

برای موتور فوق لازم است کنتاکتوری با توان حدود 1.66 کیلووات از کلاس AC-4 انتخاب کنید.

احتیاط در انتخاب کنتاکتور AC!

با در نظر گرفتن پارامترهای عملیاتی مهم و روش های بیان شده می توان کنتاکتور مناسب را انتخاب کرد. با این وجود توصیه می شود به ویژه در کاربردهای حساس، احتیاط بیشتری به خرج دهید. برای افزایش ضریب اطمینان انتخاب کنتاکتور مناسب در نظر گرفتن موارد زیر توصیه می شود.

عملکرد کنتاکتور در اتصال سری و موازی

بسیاری از بارهای الکتریکی از نوع تک فاز هستند. در کاربردهای تکفاز می توان از کنتاکتور سه پل با اتصال موازی استفاده کرد. در صورت استفاده از کنتاکتور چند پل به صورت موازی، کنتاکتور با ظرفیت کمتر انتخاب می شود.

البته باید توجه داشت که جریان عبوری از پل های کنتاکتور در اتصال موازی کاملاً یکسان نیست. مقاومت تیغه پل های مختلف کنتاکتور دقیقاً یکسان نیست. به همین دلیل جریان عبوری از آن ها به صورت مساوی توزیع نمی شود.

به عنوان مثال اگر از یک کنتاکتور دوپل به صورت موازی استفاده می کنید، جریان نامی کنتاکتور یک پل حداکثر تا 1.8 برابر کنتاکتور دو پل افزایش می یابد. در شرایط مشابه برای کنتاکتور سه پل جریان نامی حداکثر به 2 تا 2.4 برابر افزایش می یابد.

گاهی اوقات می توان پل های کنتاکتور را به صورت سری استفاده کرد. در این حالت با توجه به افزایش نقاط تماس، قوس الکتریکی ایجاد شده به بخش های زیادی تقسیم می شود. این فرآیند باعث بهبود فرآیند کنترل و تسریع کنترل جرقه می شود.

ولتاژ کاری کنتاکتور را می توان با اتصال پل ها به صورت سری افزایش داد. دقت کنید در این حالت ولتاژ کاری نباید از ولتاژ نامی عایق کنتاکتور تجاوز کند. در اتصال سری، جریان نامی کنتاکتور تغییر نمی کند. انتخاب کنتاکتور با قابلیت اتصال سری یا موازی پل ها اقتصادی تر است.

تاثیر فرکانس توان

تغییر فرکانس مدار اصلی سبب ایجاد اثر پوستی می شود. اثر پوستی با افزایش فرکانس بیشتر می شود. اگر سیم پیچ طراحی شده برای فرکانس 50 هرتز در فرکانس 60 هرتز استفاده شود، شار مغناطیسی و در نتیجه جاذبه الکترومغناطیسی هسته کاهش می یابد. این موضوع نشان می دهد در انتخاب کنتاکتور باید به فرکانس توان عملیاتی نیز توجه کنید.

تاثیر فرکانس کاری

تعداد سیکل کارکرد (باز و بسته شدن) کنتاکتور در هر ساعت، تأثیر زیادی بر سلامت تیغه ها دارد. فرکانس کاری استاندارد در دیتاشیت کنتاکتور درج می شود. چنانچه فرکانس کاری مورد نظر بیش از فرکانس استاندارد کنتاکتور باشد، لازم است از کنتاکتور با توان بیشتر استفاده شود.

جمع بندی

در انتخاب کنتاکتور مناسب لازم است به نکات مهمی توجه کنید. نوع بار و کلاس کاری مهمترین پارامترهایی است که باید در نظر گرفته شوند. از جمله عوامل مهم دیگر می توان به ولتاژ بار و جریان نامی کنتاکتور اشاره کرد.

همچنین ولتاژ راه اندازی (فعال کننده کویل مغناطیسی) از اهمیت بالایی برخوردار است. چنانچه قصد جایگزین کردن کنتاکتور موجود با یک نمونه جدید را دارید، با توجه به مشخصات نمونه موجود اقدام به خرید کنید. در صورتی که قصد طراحی یک مدار فرمان جدید دارید، مشخصات بار مورد کنترل را مد نظر قرار دهید.

اگر سوالی در زمینه انتخاب کنتاکتور مناسب دارید با ما تماس بگیرید. پس از انتخاب گزینه مناسب می توانید انواع کنتاکتور زیمنس را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش از زیمنس کالا بخرید.