تحقیق در مورد کنتاکتورها

بخشی از مقاله

کنتاکتورها

کنتاکتورها کلیدهای الکترو مغناطیسی می باشند که مهمترین جزء مدارهای فرمان الکتریکی را تشکیل میدهد.
موارد استفاده کنتاکتورها امروزه در ماشینهای صنعتی بسیار زیاد بوده و برای راه اندازی و کنترل اکثر ماشینها از کنتاکتور استفاده میشود .
مزایای استفاده کنتاکتورها در ازای کلیدها را میتوان بشرح زیر بیان نمود:
۱.کنترل و فرمان از راه دور توسط کنتاکتور اقتصادی تر وایمنی تر است.
۲.از خطرات ناشی از راه افتادن دوباره ماشینهایی که در اثر قطع ناگهانی برق شبکه از کار افتاده است جلو گیری میکند .
۳.توسط کنتاکتور امکان قطع و وصل مصرف کننده از چندین محل عملی میباشد.
۴.امکان مدار فرمان اتوماتیک مقدور است .
۵.با طراحی مناسب میتوان سرعت قطع ووصل مدار رابالابرد .
۶.حفاظت دستگاه ها مناسب تر و مطمئن تر است .
ساختمان کنتاکتورها:
کنتاکتور تشکیل شده است از یک مغناطیس الکتریکی که یک قسمت آن متحرک بوده و توسط فنری از قسمت ثابت نگه داشته میشود و یک سری کنتاکت عایق شده را از یکدیگر به آن متصل می باشند و با آن حرکت میکنند.
در قسمت ثابت این مغناطیس الکتریکی فیزیک یک سری کنتاکت دیگر نیز محکم شده است . هنگامی که از سیم پیچ مغناطیسی جریان معینی عبور میکند . کنتاکتهای متحرک توسط نیروی مغناطیسی به کنتاکتهای ثابت فشرده می شوند و در همان حال یک یا چند فنر فشرده شده ویا کشیده می شوند . اما زمانی که ولتاژ قطع شده و یا از حد معینی کمتر شود . نیروی فنرها باعث میشود که این کنتاکتها بطور اتوماتیک از هم جدا شوند.
کنتاکتورهای استاندارد شده دارای سه کنتاکت اصلی برای مدار تغذیه مصرف کننده (اصلی) و چند کنتاکت فرعی برای مدار فرمان است .
قسمتهای مختلف کنتاکتور عبارتند از:
۱- حامل کنتاکتهای ثابت( باید دارای درجه عایقی مناسبی باشد )
۲- ترمینال
۳- صفحه فلزی انتهایی برای نصب قسمتهای ثابت روی آن
۴- کنتاکتهای ثابت و متحرک ( این کنتاکتها باید در یک خط قرار گرفته و از پوشش اکسید نقره بمنظور بالا بردن ضریب اطمینان در مقابل کار زیاد در روی آنها استفاده شود )
۵- بوبین کنتاکتور (در کنتاکتور این بوبین طوری طراحی شده است که در مقابل عوامل جوی و نیروهای مکانیکی مقاوم باشد )
۶- ترمینالهای ورودی و خروجی
۷- سیستم هسته آهنی ثابت و متحرک
۸- قسمت کنترل جرقه
۹- حامل کنتاکتهای متحرک ( این قسمت باید دارای درجه عایقی مناسبی باشد.)

________________________________________
جریانهای نامی . جریان کار نامی ولتاژ کار نامی و انرژی مصرفی کنتاکتورها

جریانهای نامی:
چون کنتاکتهای متحرک با فشار بر روی کنتاکتهای ثابت اتصال پیدا میکنند و سطح
کنتاکتها نیز کاملا صاف نیست لذا سطح تماس آنها یک نقطه کوچک خواهد بود بنا
ـــ بر این در محل تماس دو کنتاکت مقاومت الکتریکی وجود داشته و عبور جریان
با عث گرم شدن کنتاکتها خواهد شد . هرچه زمان عبور جریان از کنتاکتورها بیشتر
باشد کنتاکتهای آن بیشتر گرم میشود . با توجه به زمان لازم برای وصل بودن کنتاکتورها جریانهای زیر نعریف میشود :
الف ـــ جریان دائمی ( Ith2 )
جریانی است که میتواند در شرایط کار نرمال و در زمان نامحدود و بدون قطع شدن از کنتاکتهای کنتاکتور عبور کرده و به آن صدمه ای نزند و حرارت ایجاد شده در کنتاکتها از حد مجاز تجاوز ننموده .
ب ـــ جریان هفتگی ( Ith1 )
جریانی است که در شرایط کار نرمال و با هفته ای یک بار اتصال میتوان از کنتاکتهای کنتاکتور عبور کرده و در خصوصیات کار کنتاکتور هیچگونه تغییری پیش نیاورد .
ج ـــ جریان هشت ساعتی ( Ith )
جریانی است که با اتصال یک بار در هر هشت ساعت در شرایط کار نرمال میتواند از کنتاکتهای کنتاکتور عبور کرده و تغییری در خصوصیات کار کنتاکتور ایجاد نکند .
جریان کار نامی :
جریان کار نامی یک کنتاکتور جریانی است که شرط استفاده از کنتاکتور را بیان میکند و در رابطه با نوع و مقدار ولتاژ بار میباشد .
جریان اتصال کوتاه ضربه ای:
در مدار فرمان و مدار قدرت کنتاکتور باید از وسایل حفاظتی استفاده نمود تا در صورت اتصال کوتاه بلافاصله مدار قطع شود چون در فاصله زمانی اتصال کوتاه تا قطع مدار توسط وسایل حفاظتی از کنتاکتهای کنتاکتور نیز جریان خیلی زیادی عبور میکند لذا باید کنتاکتها تحمل این جریان را در این زمان کوتاه داشته باشند و به یکدیگر جوش نخورده و یا تغییر فرم ندهند .
مقدار ماکزیمم جریان را در لحظه اتصال کوتاه به Is نشان داده و جریان اتصال کوتاه ضربه ای مینامند .
جریان نامی زمان کم ( جریان ۱ ثانیه )
مقدار موثر جریانی را که کلید برای زمان یک ثانیه در حالت اتصال کوتاه میتواند تحمل کند بدون اینکه صدمه ببیند جریان نامی زمان کم و یا جریان یک ثانیه تامیده میشود
ولتاژ های نامی :
الف ـــ ولتاژ کار نامی ( Ue )
مربوط به اتصال دهنده ( کنتاکتها ) بوده و مقدار ولتاژی است که کنتاکتها میتوانند با جریان کار نامی Ie در این ولتاژ مورد استفاده قرار گیرند .
ب ـــ ولتاژ عایقی نامی ( Ui )
استحکام عایقی بین عضوهای اتصالی را مشخص میکند .
ج ـــ ولتاژ تغذیه نامی ( Uc )
ولتاژی است که باید به بوبین کنتاکتور اتصال یابد و معمولا مقدار آن روی بوبین کنتاکتور نوشته میشود .
انرژی مصرفی کنتاکتورها :
بوبین هر کنتاکتوری را می توان برای کار با ولتاژهای مختلف طراحی نمود از ۱۲ولت جریان مستقیم تا ۱۵ ولت متناوب و ولتاژهای دیگر .
به علت عبور جریان از بوبین کنتاکتور . کنتاکتور به صورت یک مصرف کننده مقداری توان مصرف کرده و گرم میشود . یک کنتاکتور خوب باید دارای مصرف داخلی کم باشد . برای کم کردن مصرف کنتاکتور میتوان از یک مقاومت که بعد از عملکرد کنتاکتور بابوبین سری شود استفاده کرد . به دو سر این مقاومت تیغه ای از خود کنتاکتور وصل میگردد بعد از اینکه جریان وارد سیم پیچ شد تیغه که قبلا بسته بود باز شده و مقاومت سر راه بوبین قرار میگیرد با آن سری می شود
________________________________________
كنتاكتور

تا قبل از ساخته شدن کنتاکتور ، اتصالات توسط کلیدهای دستی انجام میگرفت که از انواع مختلف تیغه ای ، زبانه ای و غلطکی بودند که هر کدام مزایایی نسبت به هم دارند .
کلیدهای تیغه ای (اهرمی):
دارای ساختمان بسیار ساده ای هستند و به صورت کشویی و گردان ساخته میشوند مقدار جریان قطع و وصل توسط این کلیدها بسیار محدود میباشد چرا که در جریانهای بالا قوص بین دو نقطه ایجاد شده و حتی موجب ذوب تیغه ها میشود و در هنگام وصل یا قطع نیز جرقه شدیدی ایجاد میکند .
کلید غلطکی :
ساختمان این کلیدها از یک استوانه عایق تشکیل شده است که توسط کلید حول یک محور به حرکت در می آید . در محلهای مناسب نوارهای هادی بر روی استوانه عایق تعبیه شده است . این کلید نسبت به کلید تیغه ای یک مزیت بزرگ دارد و آن هم اینکه میتوان برای این کلید کار مخصوصی را تعریف کرد و با یک حرکت چندین اتصال را به صورت هم زمان انجام داد .
کلید زبانه ای :
در کلید غلطکی به علت تماس اصطکاکی بین صفحات ، استهلاک کلید بالا است و به همین دلیل از کلید زبانه ای که دارای خصوصیت طراحی است و علاوه بر آن کنتاکتهای آن به صورت عمودی بر روی همدیگر قرار میگیرند استفاده میشود . به دلیل عدم مالش بین دو کنتاکت استهلاک کلید پایین است .
اما با به میدان آمدن کنتاکتور ها تقریباً تمام مصارف کلیدهای ساده از رده خارج شده و کنتاکتور با سرعت و اطمینان بیشتر این میدانها را به دست گرفت . کنتاکتور نسبت به کلیدهای ساده دارای خصوصیات بهتری میباشد که در ادامه آورده شده است :
1-فرمان از چند نقطه
2-فرمان از راه دور
3-تلفات و استهلاک پایین
4-سرعت و امکان گسترش مدار
5-قطع اتوماتیک در صورت قطع برق شبکه
6-اقتصادی بودن
7-امكان طراحی مدار اتوماتیك
8-از نظر حفاظتی کنتاکتورها مطمئن ترند و دارای حفاظت مناسبتر و کاملتر هستند . معمولا بوبین كنتاكتورها در چند ولتاژ مختلف جهت مصارف گوناگون ساخته میشود.
مشخصات پلاك كنتاكتور:
Ith2:جریان دائمی - جریانی است كه می تواند در شرایط عادی از كنتاكتهای قدرت كنتاكتور و در زمان نامحدود بدون قطع عبور نماید.
Ith1:جریان هفتگی (قطع و وصل) - جریانی است كه با اتصال یك بار در هر هفته از كنتاكتهای كنتاكتور بدون تاثیر در كاركرد كنتاكتور عبور نماید.
Ith:جریان شیفتی (هشت ساعته) - جریانی است كه با اتصال یك بار در هر هشت ساعت از كنتاكتهای كنتاكتور بدون تاثیر در كاركرد كنتاكتور عبور نماید.
Ie :جریان نامی - جریان قابل تحمل برای كنتاكتهای اصلی
I1s :جریان اتصال کوتاه - مقدار جریانی است كه كنتاكتها می توانند در زمان اتصال كوتاه تحمل نمایند.
Ve :ولتاژ نامی تحمل تیغه ها - مقدار ماكزیمم ولتاژی است كه كنتاكتهای كنتاكتور در شرایط كار عادی می توانند تحمل نمایند.
Vi :ولتاژ عایقی بدنه کنتاکتور
Vc:ولتاژ تغذیه - مقدار ماكزیمم ولتاژی است كه به بوبین كنتاكتور میتوان اعمال كرد.
طول عمر :
این مشخصه تعداد قطع و وصل های ضمانت شده را با ضرایبی که به اعدادی نسبت داده شده است بیان می کند .
استاندارد كنتاكتورها:
استاندارد آلمان VDE_DIN
استاندارد فرانسه UTE_NF
استاندارد انگلیس B.S
استاندارد كانادا G.S.B
بیمتال:
برای حفاظت الكترو موتورها در مقابل اضافه بار بكار می رود. این قطعه از ویژگی میزان انبساط اجسام بهره میبرد . به اینصورت که انبساط در فلز مس بیشتر از روی میباشد و به همین علت وقتی این دو فلز با هم نورد شوند و کاملا با هم تماس داشته باشند باعث خم شدن قطعه تشکیل یافته از این دو فلز میشود و چون مقدار انبساط روی کمتر است خمش به سمت فلز روی خواهد بود .كنتاكتهای اصلی آن در مسیر عبور سه فاز اصلی و بعد از كنتاكتور قرار می گیرند. كنتاكت 95و96 در مسیر فرمان به بوبین كنتاكتور و بطور سری قرار میگیرد تا در موقع اضافه جریان كنتاكتور را قطع نماید.كنتاكت97و98 برای نمایش عملكرد بی متال (خبر) استفاده میشود .
مزایای بی متال نسبت به فیوز فشنگی :
1-در صورت بروز اشکال در یک فاز ، دو فاز دیگر به اضافه مدار فرمان از کار باز می ایستند .
2-هر چه شدت جریان بیشتر شود مقدار حساسیت بی متال نیز بیشتر خواهد شد .
3-در صورتیکه به صورت مداوم 10٪ اضافه بار وجود داشته باشد بی متال بعد از 2 ساعت مدار را قطع میکند .
4-اگر جریان به 10 برابر جریان نامی برسد در کمتر از 2 ثانیه مدار را قطع میکند .
فیوز :
مدار را در برابر اتصال کوتاه حفاظت میکند و در دو نوع تند کار (L) که در روشنایی استفاده می شود و شستی ها:
برای فرمان قطع و یا وصل مدار بكار می روند و به رنگ سبز و یا مشكی برای فرمان وصل ، با كنتاكت باز و برای قطع مدار و با رنگ قرمز ، با كنتاكت بسته ساخته می شوند. البته برخی از شستی ها از كنتاكت باز و بسته جهت مصارف خاص ساخته می شوند.
میکرو سوئیچ :
یک نوع شستی است مانند استپ استارت با این تفاوت که آنها با دست فرمان میگیرند اما میکرو سوئیچ توسط قسمتهای متحرک مدار دستور میگیرد .
لامپ سیگنال:
برای نمایش حالت وصل و یا قطع مدار و یا نمایش وصل سه فاز ورودی تابلو استفاده می گردد.
تایمر :
کلیدی است که پس از گذشت زمان تعیین شده عمل نموده ، فرمان وصل و یا قطع را صادر می نماید . تایمرها در انواع موتوری ، الکترونیکی ، پنوماتیکی ، هیدرولیکی و بی متال ساخته میشود.
معمولا بوبين كنتاكتورها د رچند ولتاژمختلف جهت مصارف گوناگون ساخته ميشود.

مشخصات پلاك كنتاكتور:
جرياني است كه ميتواند در شرايط عادي از كنتاكتهاي قدرت كنتاكتورو
در زمان نامحدود بدون قطع عبور نمايد.( Ith2)
جرياني است كه با اتصال يك بار در هر هفته از كنتاكتهاي كنتاكتور بدون
تاثير در كاركرد كنتاكتور عبور نمايد.(Ith1)
جرياني است كه با اتصال يك بار در هر هشت ساعت از
كنتاكتهاي كنتاكتور بدون تاثير در كاركرد كنتاكتور عبور نمايد. (Ith1)
جريان قابل تحمل براي كنتاكتهاي اصلي. (Ie)
مقدار جرياني است كه كنتاكتها متوانند در زمان اتصال كوتاه تحمل نمايند. (Is)
مقدار ماكزيمم ولتاژي است كه كنتاكتهاي كنتاكتوردر شرايط كار
عادي ميتوانند تحمل نمايند.(Ue)
مقدار ماكزيمم ولتاژي است كه به بوبين كنتاكتور ميتوان اعمال كرد. Uc(
طول عمر مكانيكي كنتاكتورها 10به توان هشت بار قطع و وصل ميباشد
(بدون عبور جريان از كنتاكتها)در حالي كه اين مقدار براي كليدهاي
معمولي 1000 بار قطع و وصل ميباشد.

جدول استفاده از كنتاكتور بر اساس نوع كاربرد:

استاندارد كنتاكتورها:
استاندارد المان VDE_DIN
استاندارد فرانسه UTE_NF
استانداردانگليسي B.S
استانداردكانادائيG.S.B
علامت اختصاري كنتاكتور:
ورددي سه فاز اصلي با اعداد1و3و5ويا ال 1 ال3 ال5
عددهاي34و33 و23و24در حالت عادي ميباشد. N.O 4و3 كنتاكت بسته وعلامت
عددهاي31و32 و21و22در حالت عادي ميباشد. N.C 1و2 كنتاكت بسته وعلامت
پلاك خواني كنتاكتور طبق استاندارد ألمان مثال:
1=تعداد كنتاكتهاي بسته 5= تعداد كنتاكتهاي باز 06=تعداد كنتاكتها HL=تيپ كنتاكتور HL 06/51
E
طول عمر مكانيكي علامت نوع كاربرد
مثلا Ac11
Ie
جريان نامي Ith2
جريان دائمي
Ui
ولتاژ عايقي Ue
ولتاژ كار نامي
A,b بوبين كنتاكتور
بيمتال:
براي حفاظت الكترو موتورها در مقابل اضافه بار بكار ميرود.كنتاكتهاي اصلي آن درمسير عبور
سه فاز اصلي و بعد از كنتاكتور قرار ميگيرند.كنتاكت 95و96 در مسير فرمان به بوبين
كنتاكتورو بطور سزي قرار ميگيردتا در موقع اضافه جريان كنتاكتور را قطع نمايد.كنتاكت
97و98 براي نمايش عملكرد بي متال مثلا با روشن كردن يك لامپ سيگنال مشخص ميكند.
جدول انتخاب بي متال براي موتورهاي روتور قفسي (بي متال تله مكانيك)
مثال : براي موتور 5.5 كيلووات
LR1-DO9-316

شستي ها:
براي فرمان قطع و يا وصل مدار بكار ميروندو به رنگ سبزو يا مشكي براي فرمان وصل و با كنتاكت
باز وبراي قطع مدار با رنگ قرمز و با كنتاكت بسته ساخته ميشوند.البته برخي از شستي هااز كنتاكت
باز وبسته جهت مصارف خاص ساخته ميشوند.
لامپ سيگنال:
براي نمايش حالت وصل ويا قطع مدار ويا نمايش وصل سه فاز ورودي تابلواستفاده ميگردد.
جدول استفاده از كابل و فيوز براي راه اندازي الكترو موتورهاي سه فاز
__________________

1-

مدار فرمان و قدرت راه اندازی موتور سه فاز آسنکرون به صورت چپ گرد-راست گرد با توقف حفاظت شده

وسایل و ابزار مورد نیاز

________________________________________
نقشه مدار فرمان و قدرت

-مدار فرمان راه اندازی موتور سه فاز به صورت چپ گرد-را ست گرد با توقف حفاظت شده

شکل(1)

- مدار قدرت راه اندازی موتور سه فاز به صورت چپ گرد-را ست گرد با توقف حفاظت شده

شکل(2)

________________________________________

شرح مدار

اگر شستی های I ,II فشار داده شوند کنتا کنور های K1M,K2M برای یک لحظه کوتاه در مدار قرار می گیرند. این شرایط در مدار موجب اتصال کوتاه دو فاز می شود. برای رفع این مشکل شستی ها به صورت دوبل به کار برده می شوند تا امکان به وجود آمدن هیچ گونه اتصال کوتاهی وجود نداشته اشد. اصطلاحا به این حالت مدار چپ گر-راست گرد مدار حفاظت شده ی کامل می گویند.

در مدار شکل(1) با فشار دادن شستی I تیغه ئ باز آن بسته و مسیر تغذیه کنتاکتور K1M برقرار می شود. در همین لحظه تیغه بسته K1M در مسیر بوبین کنتاکتور K2M باز شده و مانع رسیدن جریان به بوبین K2M می شود. سپس تیغه ی باز K1M که خود نقش خود نگهدار دارد و به صورت موازی با شستی های K1M,K2M قرار گرفته است بسته شده و تغذیه K1M پایدار می شود.

در این شرایط اگر بر شستی II فشار داده شود جهت موتور عوض نمی شود . برای عوض کردن جهت موتور باید ابتدا مدار را توسط شستی O قطع کنیم و سپس شستسی II را بفشا ریم .

وقتی شستی II را فشار دهیم تیغه باز آن مسیر تغذیه K2M را برقرار می سازد و در همین لحظه تیغه بسته K2M در مسیر بوبین کنتاکتور K1M قرار دارد باز شده و مانع رسیدن جریان می شود.

سپس تیغه باز K2M که نقش خود نگهدار را دارد بسته شده و تیغه کنتا کتور K2M پایدار می شود. در حالت خاموش بودن مدار اگر شستی های I,II را به طور همزمان فشا ر دهیم از آنجایی که تتیغه های باز تغییر وضعیت می دهند تیغه های بسته ی هر دو شستی I,II که در سر راه تغذیه کنتا کتورهای K1M,K2M قرار دارند به طور همزمان در مدار قرار می گیرند و مدار به طور کامل در مقابل اتصال د و فاز محافظت می شود.

بررسی مدار قدرت

با بررسی مدار قدرت نشان داده شده در شکل(2) می توان دریافت که کنتا کتور K1M به عنوان کنتا کتور راست گرد و کنتا کتورK2M در نقش کنت اکتور چپ گرد در مدار استفاده شده است. زیرا با بسته شدن تیغه های کنتا کتور K1M جریان سه فاز L1,L2,L3 به ترتیب به سر های U1,V1,W1 موتور می رسد. در این شرایط موتور در جهت راست گرد کار می کند.