کنتاکتور قلب الکترومکانیکی هر تابلو برق صنعتی است که وظیفه دارد با دریافت یک سیگنال فرمان کوچک، جریان‌های عظیم قدرت را قطع و وصل کند. اما این عملکرد دقیق، نتیجه همکاری منسجم چندین قطعه و اجزای کنتاکتور است که هرکدام نقشی حیاتی و تخصصی را بر عهده دارند.
اگر می‌خواهید بدانید چرا یک کنتاکتور به‌سرعت می‌تواند قوس الکتریکی را مهار کند، یا چگونه با یک فرمان ۲۴ ولت، یک موتور ۳۸۰ ولت را روشن می‌کند، باید با اجزای تشکیل‌دهنده کنتاکتور آشنا شوید. اجزای کنتاکتور شامل چهار بخش اصلی هستند: ۱. بوبین (سیم‌پیچ) برای ایجاد میدان مغناطیسی، ۲. هسته‌های ثابت و متحرک برای ایجاد حرکت مکانیکی، ۳. کنتاکت‌های قدرت برای قطع و وصل جریان اصلی و ۴. بدنه عایق برای حفاظت مکانیکی و الکتریکی. در ادامه، نحوه عملکرد اجزای کنتاکتور را به تفصیل بررسی می‌کنیم.
معرفی کلی اجزای کنتاکتور و نقش هر بخش در عملکرد آن
برای درک بهتر ساختار کنتاکتور، می‌توانیم آن قسمت‌های داخلی کنتاکتور را به یک سیستم چهار بخشی تشبیه کنیم. تمام قطعات کنتاکتور در هماهنگی با یکدیگر عمل می‌کنند تا فرمان الکتریکی را به یک عملکرد مکانیکی و سپس یک سوییچینگ الکتریکی تبدیل کنند:
بخش فرمان (بوبین): مسئول دریافت سیگنال کنترلی.
بخش مکانیکی (هسته): مسئول تبدیل نیروی مغناطیسی به حرکت مکانیکی.
بخش قدرت (کنتاکت‌ها): مسئول قطع و وصل جریان اصلی مدار.
بخش ایمنی (بدنه و آرک چوت): مسئول حفاظت از اجزای داخلی و پرسنل.
درک این چهار بخش، کلید اصلی برای یادگیری نحوه عملکرد اجزای کنتاکتور است. این اطلاعات پیش‌نیاز مهمی برای مباحث تخصصی‌تر مانند تست سالم بودن کنتاکتور است.
بوبین (سیم‌پیچ) کنتاکتور و نحوه ایجاد میدان مغناطیسی
بوبین که معمولا با ترمینال‌های A1 و A2 مشخص می‌شود، یکی از مهم‌ترین اجزای کنتاکتور و در واقع مغز متفکر آن است. بوبین، یک سیم‌پیچ عایق‌بندی شده است که با دریافت ولتاژ فرمان (مثلاً ۲۴ ولت DC یا ۲۲۰ ولت AC)، به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می‌شود.
با عبور جریان از این سیم‌پیچ، یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می‌شود. قدرت این میدان مغناطیسی، مستقیما با تعداد دور سیم‌پیچ و جریان عبوری متناسب است و باید به اندازه‌ای قوی باشد که بر نیروی فنر داخل کنتاکتور غلبه کند. نحوه عملکرد اجزای کنتاکتور کاملا به این تبدیل انرژی الکتریکی به مغناطیسی وابسته است.
بوبین‌های AC و DC: تفاوت در ساختمان کنتاکتور و شید رینگ
بوبین AC: معمولا دارای یک حلقه مسی به نام شید رینگ (Shading Coil) است. وظیفه شید رینگ، حذف لرزش (Humming) و صدای وزوز ناشی از صفر شدن متناوب ولتاژ در جریان متناوب است.
بوبین DC: ساختار ساده‌تری دارد و فاقد شید رینگ است، زیرا جریان آن ثابت است و لرزش ایجاد نمی‌کند. ولتاژ برگشتی حاصل از قطع بوبین DC باید توسط ماژول‌های سرکوبگر (Suppressor) کنترل شود.
هسته ثابت و متحرک (فلزی) و تاثیر آن بر جذب و رها شدن کنتاکت‌ها
هسته‌های آهنی، اجزای کنتاکتور هستند که نیروی بوبین را به حرکت تبدیل می‌کنند. این هسته‌ها از ورق‌های نازک فولاد سیلیکونی (لایه لایه) ساخته می‌شوند تا از اتلاف انرژی و گرمای ناشی از جریان‌های گردابی (Eddy Currents) جلوگیری شود.
- هسته ثابت (Fixed Core): به بدنه کنتاکتور متصل است و در زمان برق‌دار شدن بوبین، به‌عنوان قطب آهنربا عمل می‌کند.
- هسته متحرک (Moving Core): متصل به حامل کنتاکت‌ها است و با نیروی مغناطیسی به سمت هسته ثابت جذب می‌شود.
نحوه عملکرد اجزای کنتاکتور کاملا به سلامت این هسته‌ها و فنر بازگشت، وابسته است. هنگامی که هسته متحرک جذب می‌شود، کنتاکت‌های قدرت را می‌بندد. با قطع برق بوبین، نیروی فنر هسته متحرک را به موقعیت اولیه خود بازمی‌گرداند تا کنتاکت‌ها باز شوند.
کنتاکت‌های قدرت و فرمان (NO/NC) و محل قرارگیری آن‌ها
کنتاکت‌ها، اجزای تشکیل‌دهنده کنتاکتور هستند که وظیفه قطع و وصل مستقیم جریان‌های الکتریکی را دارند. جنس این کنتاکت‌ها معمولا از آلیاژهای مقاوم (مانند نقره و اکسید کادمیوم) است تا بتوانند دمای بالا، سایش مکانیکی و جرقه‌های شدید را تحمل کنند.
کنتاکت‌های قدرت (Main Contacts) و جریان نامی
این کنتاکت‌ها جریان اصلی بار (مانند جریان موتور) را قطع و وصل می‌کنند. در کنتاکتورهای سه فاز، سه جفت کنتاکت قدرت وجود دارد. مشخصات کلید اتوماتیک (مانند جریان نامی) با ظرفیت این کنتاکت‌ها در ارتباط است. برای بارهای سنگین مانند موتورها، کیفیت و سلامت این قطعات کنتاکتور حیاتی است.
کنتاکت‌های فرمان (Auxiliary Contacts) و مدارهای کنترلی
کنتاکت‌های فرمان، کوچک‌تر هستند و فقط برای مدارهای کنترلی (مانند مدارهای اینترلاک، خودنگهداری یا مدارات PLC) استفاده می‌شوند. تعداد این کنتاکت‌ها در ساختمان کنتاکتور متفاوت است:
NO (Normally Open): در حالت عادی باز است و با جذب بوبین بسته می‌شود.
NC (Normally Closed): در حالت عادی بسته است و با جذب بوبین باز می‌شود.
محفظه و بدنه عایق کنتاکتور؛ کلاس عایقی و استانداردها
بدنه عایق یکی از مهم‌ترین اجزای کنتاکتور است که وظیفه حفاظت ایمنی را بر عهده دارد.
حفاظت مکانیکی: نگهداری تمام قطعات کنتاکتور در کنار هم و محافظت در برابر گرد و غبار و رطوبت.
حفاظت الکتریکی: کلاس عایقی بدنه تضمین می‌کند که ولتاژ بالا بین کنتاکت‌ها و بدنه نشت نکند و خطر برق‌گرفتگی برای پرسنل وجود نداشته باشد. مواد مورد استفاده در بدنه، اغلب پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت و اشتعال (مانند ترموپلاستیک‌ها) هستند.
چالش کنتاکتورهای خازنی: در کنتاکتورهای خاص مانند کنتاکتور خازنی، طراحی بدنه و محفظه باید به گونه‌ای باشد که بتواند نوسانات ولتاژی و جریان هجومی اولیه را تحمل کند.
سیستم خاموش‌کننده جرقه (آرک چوت) در کنتاکتورهای قدرت
هنگامی که کنتاکتور جریان بالایی را قطع می‌کند، یک قوس الکتریکی (Arc) بین کنتاکت‌ها شکل می‌گیرد. اگر این قوس خاموش نشود، کنتاکت‌ها ذوب شده و به سرعت تخریب می‌شوند.
سیستم خاموش‌کننده جرقه (یا آرک چوت – Arc Chute) یکی از مهم‌ترین اجزای کنتاکتور در مدل‌های قدرت بالا است. این سیستم متشکل از صفحات فلزی موازی است که:
قوس الکتریکی را به سمت بالا هدایت می‌کند.
آن را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرده و طول قوس را افزایش می‌دهد.
قوس را خنک می‌کند تا در نهایت خاموش شود. عملکرد اجزای کنتاکتور در این بخش، مستقیما بر طول عمر سوییچینگ (عمر الکتریکی) آن تأثیر می‌گذارد.
ترمینال ورودی و خروجی؛ نحوه اتصال کابل‌ها و سایز مجاز
ترمینال‌های ورودی و خروجی (L1, L2, L3 و T1, T2, T3)، نقطه اتصال کنتاکتور به مدار قدرت هستند.
- اهمیت سایز مجاز: هر کنتاکتور دارای یک جریان نامی است که سایز کابل متناسب با آن جریان نیز توسط سازنده مشخص می‌شود. استفاده از کابل با سایز نامناسب در این اجزای تشکیل‌دهنده کنتاکتور، منجر به شل شدن اتصال، داغ شدن بیش از حد و آتش‌سوزی می‌شود.
- روش اتصال: در کنتاکتورهای جدید، معمولا از ترمینال‌های پیچی با قابلیت فنری استفاده می‌شود تا اتصال محکمی بین کابل و کنتاکت برقرار شود. ترمینال‌های بوبین (A1 و A2) نیز برای اتصال مدار فرمان استفاده می‌شوند.
اجزای جانبی قابل نصب روی کنتاکتور (رله حرارتی، تایمر و…)
یکی از ویژگی‌های مهم ساختمان کنتاکتور، ماژولار بودن آن است. تجهیزات جانبی متعددی می‌توانند مستقیما روی این قطعات کنتاکتور نصب شوند تا قابلیت‌های آن را افزایش دهند:
- بلاک کنتاکت کمکی (Auxiliary Contact Block): برای افزایش تعداد کنتاکت‌های فرمان NO/NC.
- رله حرارتی (Overload Relay): مهم‌ترین جز جانبی است که برای حفاظت موتور در برابر اضافه بار، مستقیما زیر کنتاکتور نصب می‌شود.
- ماژول تایمر: برای ایجاد تاخیر زمانی در مدارهای کنترلی (مانند مدارهای ستاره-مثلث).
- ماژول سرکوبگر نویز (Suppressor): برای جلوگیری از ایجاد ولتاژ برگشتی در بوبین‌های DC.
نکات مهم در نگهداری و بازبینی اجزای کنتاکتور
نگهداری دوره‌ای از اجزای کنتاکتور به عمر آن کمک شایانی می‌کند:
بازبینی کنتاکت‌ها: بررسی بصری سایش و فرسودگی کنتاکت‌های قدرت. کنتاکت‌های ساییده شده باعث افت ولتاژ می‌شوند. (برای اطلاع از نحوه بررسی دقیق، مقاله تست سالم بودن کنتاکتور را مطالعه نمایید).
کنترل داغ شدن بوبین: بررسی ولتاژ فرمان بوبین؛ اگر ولتاژ بالاتر از حد نامی باشد، بوبین داغ شده و آسیب می‌بیند.
تمیزکاری هسته: اطمینان از تمیز بودن سطح هسته‌های ثابت و متحرک برای جلوگیری از وزوز (Humming) و اختلال در جذب هسته.
جمع‌بندی: درک عمیق ساختمان کنتاکتور، کلید عیب‌یابی موفق
شناخت دقیق اجزای کنتاکتور و نحوه عملکرد آن‌ها، اولین گام و مهم‌ترین ابزار شما برای عیب‌یابی موفق، انتخاب صحیح کنتاکتور و افزایش طول عمر تجهیزات صنعتی شما است. همان‌طور که دیدیم، تمام قطعات کنتاکتور، که در برخی مدل‌ها تعدادشان به بیش از ۱۰۰ جز می‌رسد، در هماهنگی کامل کار می‌کنند تا ایمنی و پایداری شبکه شما را تضمین کنند.
ما در مجموعه کریمی، با تمرکز بر دانش فنی و قطعات با کیفیت، آماده ارائه مشاوره تخصصی در انتخاب کنتاکتور مناسب و همچنین تامین انواع اجزای کنتاکتور از برندهای معتبر و با کیفیت بالا هستیم. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره فنی، با کارشناسان ما تماس بگیرید.
پرسش‌های متداول (FAQ)
۱. کنتاکت‌های قدرت کنتاکتور از چه جنسی ساخته می‌شوند و چرا؟
پاسخ کوتاه: کنتاکت‌های قدرت از آلیاژهایی مانند نقره و اکسید کادمیوم (AgCdO) یا نقره و اکسید قلع (AgSnO) ساخته می‌شوند. دلیل این انتخاب، مقاومت بسیار بالای این آلیاژها در برابر حرارت، سایش و جرقه‌های شدید (Arcing) ناشی از قطع جریان‌های بزرگ است.
۲. وظیفه اصلی “بوبین” کنتاکتور چیست و ولتاژ آن با ولتاژ مدار قدرت چه تفاوتی دارد؟
پاسخ کوتاه: بوبین، سیم‌پیچ الکترومغناطیسی کنتاکتور است که وظیفه دارد با دریافت یک فرمان کوچک (ولتاژ فرمان)، نیروی مغناطیسی لازم برای جذب هسته متحرک و وصل کردن کنتاکت‌های قدرت را ایجاد کند. ولتاژ بوبین (مثلا ۲۴V DC یا ۲۲۰V AC) کاملا مستقل و بسیار پایین‌تر از ولتاژ مدار قدرت (مثلا ۳۸۰V سه فاز) است.
۳. “آرک چوت” (Arc Chute) در کنتاکتور چه نقشی دارد؟
پاسخ کوتاه: آرک چوت (محفظه خاموش کننده جرقه) سیستمی است که در کنتاکتورهای قدرت بالا استفاده می‌شود. هنگام قطع جریان، قوس الکتریکی (جرقه) بزرگی ایجاد می‌شود. آرک چوت این قوس را به قطعات کوچک‌تر تقسیم کرده، آن را خنک می‌کند و طول آن را افزایش می‌دهد تا به‌سرعت خاموش شود و از سوختن و تخریب کنتاکت‌های قدرت جلوگیری کند.
۴. تفاوت اصلی بین کنتاکت‌های فرمان NO و NC چیست؟
پاسخ کوتاه:
NO (Normally Open): کنتاکت باز در حالت عادی است و زمانی که بوبین کنتاکتور برق‌دار می‌شود، بسته می‌شود.
NC (Normally Closed): کنتاکت بسته در حالت عادی است و زمانی که بوبین کنتاکتور برق‌دار می‌شود، باز می‌شود. این کنتاکت‌ها صرفاً برای مدارهای کنترلی و فرمان استفاده می‌شوند.
۵. “شید رینگ” (Shading Coil) در کدام قسمت از کنتاکتور قرار دارد و وظیفه‌اش چیست؟
پاسخ کوتاه: شید رینگ یک حلقه مسی یا آلومینیومی است که روی هسته ثابت کنتاکتورهای AC (جریان متناوب) قرار می‌گیرد. وظیفه آن، از بین بردن لرزش (وزوز یا Humming) هسته متحرک است که در اثر صفر شدن متناوب ولتاژ AC در هر نیم سیکل ایجاد می‌شود.
