کنتاکتور خلاء چیست؟
کنتاکتور خلا جریان متناوب (AC Vacuum Contactor) نوعی کلید روشن و خاموش است که در محیط منبع تغذیه AC استفاده می‌شود که در حال حاضر بطور گسترده در مدارهای کنترلی مختلف استفاده می‌شود. برای اینکه با این قطعه الکترونیکی آشنا شوید با مقاله امروز سپیانی همراه شوید.
ساختار کنتاکتور خلاء چگونه است؟
کنتاکتورهای خلا از کنتاکت اصلی برای باز و بسته کردن مدار و با کنتاکت‌های کمکی برای هدایت مدار کنترل استفاده می‌کنند. کنتاکت اصلی بطور معمول تماس باز است، در حالیکه کنتاکت کمکی اغلب دارای دو جفت کنتاکت معمولی باز و کنتاکت‌های معمولی بسته‌است، کنتاکتورهای کوچک اغلب بعنوان رله‌های میانی با مدار اصلی استفاده‌می‌شوند. کنتاکت کنتاکتور AC، ساخته‌شده‌از آلیاژ تنگستن نقره، با هدایت الکتریکی خوب و مقاومت در برابر فرسایش در دمای بالا.
کنتاکتور خلا AC قدرت عمل از AC از طریق میدان مغناطیسی تولید شده‌توسط سیم پیچ با یک هسته‌آهن، هسته الکترومغناطیسی توسط دو فولاد سیلیکونی جوان چند لایه، یکی از هسته‌ثابت، مجموعه‌با یک سیم پیچ است. برای پایدار کردن نیروی مغناطیسی، سمت مکش هسته‌به‌اضافه حلقه اتصال کوتاه می‌تواند گزینه‌های مختلف باشد. کنتاکتور خلا AC برای تنظیم مجدد پس از قطع برق به فنر متکی است. نیمه دیگر یک هسته متحرک، همان ساختار و هسته ثابت است که برای راه‌اندازی تماس اصلی و بسته‌شدن و قطع ارتباط کمکی استفاده می‌شود.
کنتاکتور 20 آمپر یا بیشتر به‌اضافه یک خاموش کننده‌قوس، استفاده‌از نیروی الکترومغناطیسی ایجاد شده‌در هنگام شکسته‌شدن مدار، به‌سرعت قوس را برای محافظت از تماس خارج می‌کند. کنتاکتورها را می‌توان در فرکانس‌های بالا، تا 1200 بار در ساعت برای کنترل روشن و خاموش کرد.
مطلب مرتبط: کنتاکتور چیست؟ کاربرد آن
قطعات تشکیل دهنده کنتاکتورهای خلا:
کنتاکتورهای خلا AC عمدتاً از سیستم‌های الکترومغناطیسی، سیستم‌های تماسی، سیستم‌های خاموش کننده قوس و سایر قطعات تشکیل شده‌اند.
سیستم الکترومغناطیسی:
در اصل سیستم الکترومغناطیسی شامل یک سیم پیچ الکترومغناطیسی و هسته آهنی است که بخش مهمی از کنتاکتور خلا است و با تکیه بر آن باعث بسته‌شدن و شکستن کنتاکت‌ها می‌شود.
سیستم تماس:
کنتاکت قسمت اجرایی کنتاکتور خلا شامل کنتاکت اصلی و کنتاکت کمکی می‌باشد. نقش کنتاکت اصلی اتصال و شکستن مدار اصلی و کنترل جریان بزرگتر است. در حالیکه کنتاکت کمکی در مدار کنترل است تا نیازهای حالت‌های مختلف کنترل را برآورده‌کند.
سیستم اطفاء قوس:
دستگاه‌خاموش کننده‌قوس برای اطمینان از اینکه هنگام قطع کنتاکت از مدار، قوس حاصل بطور مطمئن خاموش می‌شود، استفاده می‌شود و آسیب قوس به‌تماس را کاهش می‌دهد. برای خاموش کردن سریع قوس هنگام قطع، معمولاً کنتاکتورهای خلا مجهز به‌یک دستگاه خاموش کننده قوس هستند که معمولاً از یک پوشش خاموش کننده قوس سرامیکی درز طولی نیمه‌مهر و موم شده‌و مجهز به‌یک قوس مغناطیسی قوی که یک مدار را می‌دمد، مجهز می‌شوند.
سایر قطعات:
پوسته عایق، فنر، حلقه اتصال کوتاه، مکانیزم انتقال و غیره.
اساس کار کنتاکتور خلا چیست؟
کنتاکتورهای خلا AC از یک کنتاکت اولیه برای باز و بسته‌کردن مدار و از یک کنتاکت کمکی برای اجرای دستورات کنترلی استفاده می‌کنند. کنتاکتور اصلی معمولاً فقط کنتاکت‌های باز معمولی دارد، در حالی که کنتاکتور کمکی اغلب دارای دو جفت کنتاکت با عملکردهای معمولی باز و بسته‌است و کنتاکتورهای کوچک اغلب بعنوان رله‌های میانی با مدار اصلی استفاده می‌شوند.
هنگامی که سیم پیچ برقی کنتاکتور خلا AC روشن نمیشود، نیروی واکنش فنر و وزن خود هسته‌آرمیچر کنتاکت اصلی را باز نگه می‌دارد. هنگامی که سیم پیچ برقی از طریق مدار کنترل به‌ولتاژ کنترل وصل می‌شود (معمولاً ولتاژ نامی)، نیروی الکترومغناطیسی بر نیروی واکنش فنر غلبه می‌کند و آرمیچر را به‌سمت هسته‌ساکن می‌کشد و باعث می‌شود که کنتاکت اصلی مدار بسته‌و مدار روشن شود. و سپس تماس کمکی عمل می‌کند.
ترکیب کنتاکتور خلا:
کنتاکتور خلا عمدتاً از یک قطع کننده خلا و یک مکانیسم عملیاتی تشکیل شده‌است. قطع کننده‌خلا دارای دو عملکرد خاموش کردن قوس مطمئن در هنگام عبور جریان کار معمولی و قطع مکرر جریان کار است اما نمیتواند جریان اضافه بار و جریان اتصال کوتاه‌را قطع کند. مکانیسم عملیاتی از یک سیم پیچ نگهدارنده‌با یک هسته آهنی و یک آرمیچر تشکیل شده‌است. هنگامی که سیم پیچ برق می‌گیرد، آرمیچر جذب می‌شود و کنتاکتور بسته‌می‌شود. هنگامی که سیم پیچ قطع می‌شود، کنتاکتور قطع می‌شود. دو نوع کویل نگهدارنده وجود دارد: DC و AC.
پوسته خارجی قطع کننده خلا از شیشه یا مواد عایق سرامیکی ساخته‌شده‌است و خلا داخلی معمولاً بالاتر از 0.01Pa است. از آنجایی که هوای کمتری در پوسته وجود دارد، فاصله تماس را می‌توان کوچکتر کرد و قوس را راحت‌تر خاموش کرد. مواد تماس بطور کلی از آلیاژهایی مانند مس، آنتیموان و اسمیم ساخته‌می‌شوند. عملکرد محافظ در محفظه خاموش کننده‌قوس، متراکم کردن بخار فلزی منتشر شده در شکاف تماس در هنگام قطع جریان است که به‌خاموش کردن قوس کمک می‌کند و همچنین می‌تواند از پاشش بخار فلز بر روی پوسته‌عایق جلوگیری کند تا آن را کاهش دهد. قدرت عایق کنتاکت متحرک توسط یک دم به‌انتهای زیرین پوسته متصل می‌شود و کنتاکت متحرک می‌تواند بدون نشت هوا به سمت بالا و پایین حرکت کند.
حتما بخوانید: رله صنعتی چیست؟
عملکرد کنتاکتور خلا چگونه است؟
کنتاکتور خلا معمولاً از یک قاب عایق، یک پایه فلزی، یک بازوی محرک، یک سیستم الکترومغناطیسی، یک کلید کمکی و یک لوله کلید خلا تشکیل شده‌است. هنگامی که سیم‌پیچ الکترومغناطیسی از ولتاژ کنترل عبور می‌کند، آرمیچر بازوی چرخش را به‌چرخش در می‌آورد، بطوری که تماس اصلی در لوله سوئیچ خلا وصل می‌شود. پس از قطع برق سیم پیچ الکترومغناطیسی، تماس اصلی بدلیل عملکرد فنر باز می‌شود.
لوله‌سوئیچ خلا از یک پوشش بالایی، یک پوشش پایینی، یک دم فلزی و یک لوله‌سرامیکی تشکیل شده است. پوسته‌بیرونی لوله سوئیچ خلا از مواد عایق چینی 95 ساخته‌شده‌است تا یک لوله‌چینی موجدار بسازد. این ماده فاصله خزشی زیاد و استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر ضربه بالایی دارد. یک جفت کنتاکت دینامیک و استاتیک در لوله سوئیچ خلا محصور شده است و مواد تماس از Cu-W-Wc مقاوم در برابر سایش و کم برش ساخته‌شده‌است، بطوری که در شرایط رضایت از عملکرد شکست، اضافه ولتاژ ایجاد می‌شود. با مسدود شدن در طول فرآیند شکستن کاهش می‌یابد. عمر مفید لوله سوئیچ خلا را بهبود بخشید. هنگامی که دم فلزی بصورت محوری حرکت می‌کند، تماس متحرک به سمت باز و بسته شدن هدایت می‌شود.
سیستم الکترومغناطیسی ویژگی‌های مکش واقعی و ویژگی‌های نیروی واکنش و همچنین مزایای کم صدا و صرفه‌جویی در مصرف انرژی را در طول کار کنتاکتور در نظر می‌گیرد. سیم پیچ دوگانه نگهدارنده از دو سیم پیچ برای راه‌اندازی و نگهداری تشکیل شده است. برای تسهیل ارتباط کاربر توسط یک سوئیچ کمکی سوئیچ می‌شود. عملکرد منبع تغذیه، کنتاکتور دارای یک دستگاه یکسو کننده پل است.
قفل مکانیکی:
وقتی سیم‌پیچ بسته برق می‌شود، کنتاکتور بسته می‌شود و قفل مکانیکی قفل می‌شود: وقتی سیم‌پیچ تریپ روشن می‌شود، قفل مکانیکی قطع شده و کنتاکتور آزاد می‌شود. هنگامی که سیم پیچ در حالت داغ است، ولتاژ آن Us85 است. کنتاکتور می‌تواند بطور قابل اعتماد در محدوده 110٪ آزاد شود.
در مهندسی برق، کنتاکتور نه‌تنها می‌تواند مدار را روشن و خاموش کند، بلکه عملکرد حفاظت از ولتاژ پایین را نیز دارد. ظرفیت کنترل کنتاکتور زیاد است و برای عملیات مکرر و کنترل از راه دور مناسب است. یکی از اجزای مهم سیستم کنترل اتوماتیک است. در برق صنعتی، مدل‌های زیادی از کنتاکتورهای خلا AC، از 5A-1000A وجود دارد که بطور گسترده در زغال‌سنگ، متالورژی، نفت، صنایع شیمیایی، برق، ماشین‌آلات، حمل‌ونقل، کشتی‌ها، ساخت‌وساز و سایر بخش‌ها استفاده می‌شود.
مزایای کنتاکتور خلاء چیست؟
کنتاکتور خلا AC دارای توانایی خاموش کردن قوی، مقاومت ولتاژ خوب، فرکانس کاری بالا، عمر طولانی، بدون قوس، اندازه کوچک، سبک وزن و چرخه نگهداری طولانی است. فرآیند ساخت قطع کننده در کنتاکتور خلا بسیار سخت است، اگر روند خوب نباشد، خلا قطع کننده به راحتی کاهش می‌یابد. مواد تماس خوب نیست، در جریان شکست، پدیده “اضافه ولتاژ قطع” ظاهر می‌شود، یعنی در جریان قطع، بدلیل توانایی خاموش کردن قوس قطع کننده خلا بسیار قوی، جریان قوس طبیعی بیش از صفر در هنگام قطع نیست. خاموش است، اما از مقدار مشخصی جریان ناگهان به صفر می‌رسد و منجر به اضافه ولتاژ بالا می‌شود. ولتاژ قطع می‌تواند عملکرد ایمن تجهیزات الکتریکی را به خطر بیندازد.
کنتاکتور خلا نوع خاصی از LBS است که برای کلید زدن موتورهای الکتریکی 3 فاز توسعه یافته است. عناصر سوئیچینگ VI هستند که روی یک قاب نصب می‌شوند. آنها با انرژی دادن به شیر برقی بسته‌می‌شوند و با قطع جریان برق بوسیله‌فنر باز می‌شوند.
نیازهای ویژه VI برای استفاده کنتاکتور خلا:
- VI باید با عملکرد شیر برقی هماهنگ باشد.
- کنتاکت باید برای طول عمر الکتریکی مورد انتظار طراحی شود و در عین حال نباید خیلی پرهزینه باشد.
- VI باید قابلیت مقاومت در برابر ولتاژ خود را در تمام طول عمر خود حفظ کند.
- ماده تماسی باید انتخاب شود که طول عمر الکتریکی مورد انتظار را تضمین کند، یکپارچگی مکانیکی آن را حفظ کند، مقاومت تماسی پایینی را حفظ کند، قابلیت مقاومت در برابر HV را حفظ کند، در برابر جوشکاری تماسی مقاوم باشد، و ماده‌ای با نوسان کم باشد. یعنی در برابر افزایش ولتاژ مقاومت می‌کند.
- طراحی داخلی محافظ باید به طور موثری از رسوب بیش از حد بخار فلز بر روی دیواره‌های سرامیکی داخلی برای طول عمر VI جلوگیری کند.
- بادگیر باید بتواند عملکرد خود را برای عمر مکانیکی و الکتریکی VI حفظ کند.
حتما بخوانید: تفاوت رله و کنتاکتور چیست؟
ملاحظات انتخاب کنتاکتور خلا در مقابل دژنکتور:
برای مقایسه‌کاربرد قطع کننده‌های مدار ولتاژ متوسط و کنتاکتورهای ذوب شده، باید ویژگی‌های اساسی هر فناوری سوئیچینگ را درک کنیم. مشخصات عمده‌کلیدهای مدار ولتاژ متوسط و کنتاکتورهای ذوب شده ولتاژ متوسط بر کاربرد تأثیر می‌گذارند.
البته، ورودی‌ها تعمیم یافته‌است و اطلاعات بر اساس رتبه‌بندی ولتاژ و جریان تجهیزات متفاوت است. با این حال، اطلاعات برای درک کلی معتبر است. از داده‌ها، زیمنس این مشاهدات را انجام می‌دهد. قطع کننده‌های مدار ولتاژ متوسط زمانی مورد استفاده‌قرار می‌گیرند که بارهای معمولی شامل ترانسفورماتورها، خازن‌ها، موتورهای بزرگتر، ژنراتورها یا فیدرهای توزیع باشد. جریان بار پیوسته‌زیاد است (مثلاً ترانسفورماتورهای بزرگتر، موتورهای بزرگتر) سوئیچینگ خیلی مکرر نیست (بعنوان مثال، هفتگی یا ماهانه).
استقامت بالا (1000 عملیات) رضایت بخش است تداوم فرآیند بسیار مهم است (بعنوان مثال، بدون زمانی برای تعویض فیوز) راه‌اندازی با ولتاژ کاهش یافته(RV) مورد نیاز نیست (راه اندازی RV ترتیبات باس تابلو را پیچیده‌می‌کند). کنترلرهای NEMA کلاس E2 ولتاژ متوسط (کنتاکتورهای ذوب شده) در موارد زیر مورد استفاده‌است:
بارهای معمولی شامل موتورها یا ترانسفورماتورهای کوچکتر است. جریان بار پیوسته‌کم یا متوسط است (مثلاً موتورها یا ترانسفورماتورهای کوچکتر). استقامت بسیار بالا (100000 عملیات) مورد نیاز است. تداوم فرآیند با زمان تعویض فیوز سازگار است. راه‌اندازی با ولتاژ کاهش یافته‌برای کاهش وظیفه‌راه‌اندازی (و نوسانات ولتاژ) در سیستم مورد نیاز است.
از لحاظ تاریخی، قطع کننده‌های مدار برای موتورهای ولتاژ متوسط در صنایع خاص، به ویژه در ایستگاه‌های تولید برق استفاده می‌شده است. از آنجایی که این ایستگاه‌ها قدیمی شده‌اند و عملکرد ایستگاه از بار پایه به سرویس پیک تغییر کرده است، بسیاری از این کلیدهای مدار راه‌انداز موتور، کل عملیات بیش از استقامت مورد نیاز استانداردهای ANSI/IEEE را تجربه کرده‌اند. در نتیجه، این کاربردها نسبت به‌زمانی که در ابتدا از کنتاکتورهای ذوبی ولتاژ متوسط استفاده می‌شد، هزینه‌های نگهداری بالاتری داشتند.
مطلب مرتبط: بیمتال یا رله حرارتی چیست؟
جمع بندی:
در مقاله امروز سپیانی به کنتاکتورهای خلا پرداختیم. ابتدا ساختار کنتاکتورهای خلا را بررسی کردیم و در ادامه قطعات کنتاکتورهای خلا را مرور کردیم. مقاله را با کاربردهای این کنتاکتورها به‌پایان رساندیم. چنانچه پس از مطالعه این مقاله سوال یا ابهامی در رابطه با کنتاکتورهای خلا دارید می‌توانید بصورت رایگان از مشاوره متخصصین سپیانی کمک بگیرید. همچنین برای خرید دستگاه‌های ذکر شده و دیگر تجهیزات لازم و آگاهی از قیمت و مشخصات فنی آنها می‌توانید به بخش فروشگاه ما مراجعه کنید. جهت کسب اطلاعات بیشتر همین الان از طریق واتس‌اپ با ما در تماس باشید.