کنتاکتور خازنی
کنتاکتورها کلیدهای کنترلی هستند که با دارا بودن عملکرد الکترومکانیکی؛ برای کلیدزنی در مدارات الکتریکی قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرند. می‌توان گفت که کنتاکتور ابزاری است که کارکرد آن تا حدی مشابه رله است؛ زیرا برای قطع و وصل مدار قدرت بسان یک سوئیچ کنترل شده الکتریکی عمل می‌کند. البته با این تفاوت که کنتاکتور در دستگاه‌هایی به کار گرفته می‌شود که ظرفیت تحمل جریان آن‌ها بالا باشد؛ در مقابل رله در تجهیزاتی با تحمل جریان پایین‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است که متداول‌ترین کاربرد کنتاکتور در استارتر تجهیزاتی به مانند انواع ترانسفورماتور و موتور است. همچنین کنتاکتورها رنج وسیعی از جریان را می‌توانند پوشش دهند و قادر هستند به دلیل ویژگی‌های خاص خود از جریان‌های کم تا هزاران آمپر و از ولتاژ ۲۵ ولت تا هزاران ولت در صنعت الکتریکی مورد استفاده قرار بگیرند.
کنتاکتورها انواع و کارکردهای مختلفی دارند که قصد ما در این مقاله فقط پرداختن به کنتاکتور خازنی همراه با بررسی نحوه عملکرد، ویژگی‌ها، کاربردها و مزایای آن است. کنتاکتور خازنی Capacitor Contactor نوعی از انواع کنتاکتور است که به منظور کنترل، مدیریت قدرت و سوئیچ کردن خازنی در سیستم‌های برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ در واقع این دسته از کنتاکتورها از پرکاربردترین و مهم‌ترین تجهیزات الکتریکی در صنعت برق هستند. خازن‌ها نیز در کنتاکتورهای خازنی از دسته قطعات الکتریکی ذخیره کننده قدرت الکتریکی در خود هستند که می‌توانند در زمان نیاز؛ این قدرت را به سیستم عرضه کنند و دقیقا به دلیل داشتن کنتاکت‌های مخصوص؛ جریان هجومی در خازن‌ها به کنتاکت‌های اصلی صدمه نمی‌زند از این‌رو این کنتاکتور مانند کنتاکتورهای معمولی از طریق بوبین کنترل می‌شود.
در واقع کنتاکتور خازنی به منظور محدود کردن جریان الکتریکی در لحظه وصل شدن خازن‌ها به کار گرفته می‌شود. به این صورت که در زمان اتصال یا قطعی خازن از شبکه؛ جریان لحظه‌ای زیادی از کنتاکت‌های کنتاکتور عبور می‌کند که قادر است در آن‌ها تولید جرقه کرده و باعث خرابی آن‌ها گردد. در قسمت فوقانی این کنتاکتور؛ کنتاکت‌های کمکی و سیم‌های روکش‌دار فنر مانندی؛ به منظور محدود کردن و کنترل جریان لحظه وصل وجود دارند. این کنتاکت‌ها از طریق جریان محدود شده توسط مقاومت‌ها؛ سبب شارژ نخستین خازن می‌شوند. در صورت نبودن شارژ اولیه به علت عبور جریان بالا از خازن و شوک وارد شده به آن؛ عمر مفید خازن، کنتاکتور و سایر قطعات موجود در مدار کاهش می‌یابد. لازم به ذکر است که تعویض این کنتاکت‌ها مقرون به صرفه‌تر از تعویض خود کنتاکتور است. لذا این کنتاکتورهایی که اتصال خازن را به شبکه الکتریکی ممکن و ایمن می‌سازند کنتاکتور خازنی نامیده می‌شوند.
فروشگاه پارما الکتریک عرضه کننده کلید مینیاتوری پارس فانال ، کلید اتوماتیک پارس فانال و کلید محافظ جان پارس فانال
اجزای کنتاکتور خازنی
انواع خازنی کنتاکتور برای اصلاح ضریب قدرت از طریق خازن قدرت؛ با اجزای تشکیل دهنده خود عمل می‌کند؛ این نوع از کنتاکتور از اجزای متعددی تشکیل شده است؛ این اجزا شامل یک کنتاکتور معمولی، کنتاکت‌های کمکی مخصوص کنتاکتور خازنی که در واقع واحد سوئیچینگ آن است و همچنین ۶ قطعه سیم مقاومت‌دار (سلف‌ها) که مقاومت بالاتری از سیم‌های افشان معمولی دارند. ضمنا ساختار این کنتاکتورها به صورتی است که کنتاکت کمکی و کنتاکتور اصلی از لحاظ مکانیکی به هم متصل هستند و از لحاظ الکتریکی توسط سیم‌ها به صورت موازی به هم وصل شده‌اند.
در ادامه مقاله پیش‌رو به بررسی تعدادی از قطعات داخلی کنتاکتور خازنی می‌پردازیم:
بوببین قطعه‌ای در کنتاکتور خازنی است که از طریق اتصال کنتاکتور به برق؛ دارای میدان مغناطیسی می‌گردد. عملکرد این میدان مغناطیسی به صورتی است که از طریق جذب هسته متحرک به هسته ثابت؛ باعث بسته شدن تیغه‌های این کنتاکتور می‌شود و سپس با بسته شدن تیغه‌های کنتاکتور؛ خازن‌ها می‌توانند وارد مدار گردند.
بدنه کنتاکتور خازنی در واقع محل قرارگیری بوبین و هسته کنتاکتور است. کنتاکتور از طریق این بدنه بر روی ریل نصب می‌گردد.
نقش کنتاکت‌های اصلی در کنتاکتور خازنی عبور جریان برق به سمت خازن‌های کنتاکتور است.
در مدل‌های خازنی کنتاکتورها؛ سیم‌های مقاومت‌دار نقش محدود کننده و کنترل‌کنندگی بر روی پیک اولیه جریان دارند و عملکردی مشابه سلف از خود نشان می‌دهند. در این دسته از انواع کنتاکتورها سیم‌های مقاومت‌دار به صورت دوتایی در بالا و پایین با کنتاکت‌های کمکی سری شده‌اند.
کنتاکت‌های کمکی همان‌طور که پیش‌تر هم در این مقاله اشاره شد؛ نقش واحد سوئیچینگ را در کنتاکتور خازنی بر عهده دارند و به صورت موازی با کنتاکت‌های اصلی قرار می‌گیرند. نحوه عملکرد آن‌ها به این صورت است که قادر هستند در ظرف کوتاهی از زمان و در حدود چند میلی ثانیه؛ سریع‌تر از کنتاکت‌های اصلی برای دمپ جریان هجومی متصل شوند.
عملکرد کنتاکتور خازنی
همان‌طور که پیش‌تر هم به کرات اشاره شد؛ نقش کنتاکتور خازنی کنترل جریان اولیه خازن است. به این صورت که خازن‌ها در لحظه ابتدایی اتصال به شبکه؛ دارای ماکزیمم اندازه جریان و ولتاژ صفر هستند. در نتیجه به دلیل دریافت جریان هجومی با فرکانس بالا در یک مدت زمان بسیار کوتاه دچار خرابی می‌گردند. این جریان سنگین همچنین می‌تواند باعث بروز اختلالاتی نظیر سوختن فیوزها، نوسان شدید ولتاژ، قطع بریکرها، تحریک و عملکرد نامناسب سیستم‌های حفاظتی، اختلال در سیستم‌های مخابراتی و غیره گردد. لازم به ذکر است که کنتاکت‌های کمکی در این دسته از کنتاکتورها قبل از کنتاکتورهای اصلی وصل می‌شوند و از آسیب کنتاکتور ممانعت به عمل می‌آورند؛ کنتاکت‌های کمکی بعد از بسته شدن کنتاکت‌های اصلی از مدار خارج شده و خازن‌ها از طریق کنتاکت‌های کنتاکتور تغذیه می‌شوند. سپس خازن در کسری از ثانیه به یک مقاومت ثابت می‌رسد و مشکل ناشی از این جریان هجومی برطرف می‌شود. کنتاکتور خازنی دقیقا از همین طریق؛ اختلالات و ایرادات ناشی از وصل بانک خازنی را کنترل می‌کند. از این‌رو به‌کارگیری انواع خازنی کنتاکتورها در شبکه به ویژه برای یک پله خازنی که به دفعات قطع و وصل می‌گردد اجتناب ناپذیر است؛ تا از آسیب جریان هجومی به کنتاکتور، خازن و فیوزها ممانعت به عمل آید. بنابراین در صورتی‌که در چند ثانیه اولیه؛ یک مقاومت در مسیر خازن ایجاد شود و بعد از مدت زمان کوتاه از مسیر خارج شود مشکلات ذکر شده منتفی خواهد شد و این عمل با به مقاومت رسیدن خازن در کسری از ثانیه انجام می‌شود که باعث حل شدن مشکل جریان هجومی می‌گردد. اصول عملکرد اولیه در همه کنتاکتورهای خازنی به صورت کلی؛ مشابه مواردی است که در این قسمت شرح داده شد؛ در ادامه این مقاله به بررسی عملکرد کنتاکتور خازنی در دوحالت برق‌دار و بدون برق می‌پردازیم.
کنتاکتور پارس فانال ، کلید هوایی پارس فانال و کلید حرارتی پارس فانال از دیگر لوازم برق صنعتی پارس فانال در پارما الکتریک
کنتاکتور در حالت برق دار (تحریک بوبین)
در این حالت همراه با برق‌دار شدن بوبین در کنتاکتور خازنی؛ کنتاکت‌های کمکی با بسته شدن سریع‌تر نسبت به کنتاکت‌های اصلی؛ می‌توانند خازن را به سلامت و بدون آسیب وارد مدار کنند. همان‌طور که پیش‌تر هم مکررا شرح داده شد در لحظه ابتدایی؛ جریان عبوری دارای فرکانس بسیار بالایی است و شدت جریان بسیار زیاد و مخرب است. این جریان از سیم‌های مقاومت‌دار سری شده با کنتاکت‌های کمکی عبور می‌کند؛ این سیم‌ها قادر هستند با اعمال عملکردی مشابه سلف؛ جریان ابتدایی را کنترل کرده و آن‌را محدود نمایند و با بسته شدن کنتاکت‌های اصلی و عبور جریان دمپ شده؛ کنتاکت‌های کمکی به طور اتوماتیک‌وار باز شده و از مدار خارج می‌گردند.
کنتاکتور در حالت بی‌برق (عدم تحریک بوبین)
در این حالت بی‌برقی؛ کنتاکتور خازنی آماده برای یک چرخه جدید است؛ زیرا کنتاکت‌ها هیچ جریان خازنی را از خود عبور نمی‌دهند. لازم به ذکر است که کنتاکتورها در حالت‌عدم تحریک که حالت نرمال نیز نامیده می‌شود در فرم باز یا NO هستند. ولی همراه با تحریک بوبین در کنتاکتور؛ کنتاکت‌ها به حالت بسته NC درآمده و مجددا با قطع جریان به حالت اولیه یا نخستین خود که حالت باز است برمی‌گردند و در این حالت نقش و وظیفه اصلی خود را در مدار الکتریکی به درستی ایفا می‌کنند.
تفاوت کنتاکتور معمولی و کنتاکتور خازنی چیست؟
آگاهی از تفاوت میان کنتاکتورهای معمولی با کنتاکتورهای خازنی؛ نحوه استفاده صحیح از هر کدام و موارد مصرف آن‌ها را راحت‌تر می‌کند. قطعا استفاده از هر کدام از این کنتاکتورها به جای دیگری مشکلاتی عدیده‌ای را برای مصرف کنندگان به بار خواهند آورد؛ لذا توجه به تفاوت‌های ظاهری و کارکردی این دو نوع از کنتاکتور از این حیث حائز اهمیت است. از تفاوت‌های بارز این دو نوع کنتاکتور باید به این مطلب اشاره کرد که در کنتاکتورهای خازنی؛ مقاومت‌های کوچکی قرار داده شده است که وظیفه کنترل جریان نخستین خازن را برای جلوگیری از آسیب ناشی از اضافه بار به دستگاه بر عهده دارند ولی در مقابل کنتاکتورهای معمولی از این مقاومت‌های کوچک برخوردار نیستند. لذا هزینه‌های تعمیرات و نگهداری کنتاکتور معمولی در صورت استفاده؛ نسبت به نمونه خازنی تا حد قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند.
از دیگر تفاوت‌های موجود میان انواع معمولی با انواع خازنی کنتاکتورها این است که کنتاکتورهای معمولی توان تحمل جریان‌های با فرکانس بالا و شدت زیاد را ندارند؛ در واقع میزان تحمل آن‌ها محدود به رنج خاصی می‌شود که در صورت افزایش میزان جریان عبوری از این رنج خاص؛ کنتاکت‌های آن‌ها ذوب شده و به هم می‌چسبند. در صورتی‌که در کنتاکتورهای خازنی این جریان با فرکانس و شدت زیاد ناشی از ورود خازن‌ها به مدار در همان لحظه ابتدایی توسط واحد سوئیچینگ در انواع خازنی کنتاکتور محدود شده و از آسیب یا خرابی خازن و کنتاکتور جلوگیری به عمل می‌آید. در واقع وجود عوامل مقاومتی در ساختار این دسته از کنتاکتورها باعث کنترل و محدودسازی جریان اولیه خازن می‌شود و آسیب‌های اولیه در این صورت تحت کنترل درمی‌آید.
مزایای استفاده از کنتاکتور خازنی
استفاده از کنتاکتور خازنی نسبت به کنتاکتورهای معمولی دارای مزایای زیادتری است؛
از جمله این مزایا می‌توان به موارد ذیل به صورت تیتروار و خلاصه اشاره کرد:
۱- امکان استفاده گسترده و موارد مصرف متعدد
۲- کاهش هزینه‌های مصرف در کنتاکتورهای خازنی به گونه‌ای که هزینه‌های تعویض و نگهداری مخصوص کنتاکتورهای معمولی را ندارند.
۳- کاهش میزان ولتاژ کنتاکتور
۴- کاهش میزان تلفات در زمان اتصال یا در حالت وصل
۵- سادگی و کارایی بیشتر
۶- کنترل بهتر تغییر ولتاژ
۷-عدم ایجاد ولتاژهای خطرناک
۸- قدرت کاهش جریان نیمه چرخه
۹- طول عمر مفید بالا
۱۰-عدم نیاز به مراقبت و نگهداری خاص
۱۱- قیمت مقرون به صرفه و اقتصادی
۱۲- افزایش طول عمر در خازن‌ها
کاربردهای کنتاکتور خازنی
موارد مصرف انواع کنتاکتور خازنی در شبکه‌های برقی بسیار متعدد است؛ در واقع انواع خازنی کنتاکتور در مواردی به کار گرفته می‌شود که از بانک خازنی استفاده شده و اصلاح ضریب توان نیاز است. از دیگر موارد استفاده از آن می‌توان به تعویض یا سوئیچینگ خازن‌های تک پله و چند پله در بانک خازنی اشاره کرد. لازم به ذکر است که در تابلوهای برق؛ خازن‌ها به چند پله تقسیم می‌شوند و در هر پله از یک یا چندین خازن با ظرفیت‌های محدود به صورت موازی بهره گرفته می‌شود.
از دیگر موارد کاربرد کنتاکتورهای خازنی می‌توان از موارد ذیل نام برد:
✔ کنترل بارهای الکتریکی دارای توان بالا: بارهای الکتریکی دارای توان بالا مانند مقاومت‌های گرمایی و ترانس‌های قدرت از طریق کنتاکتور خازنی قابل کنترل هستند.
✔ کنترل نورپردازی‌ها: برای کنترل نورپردازی‌های با توان بالا از انواع خازنی کنتاکتور استفاده می‌شود؛ از این طریق از تابش شدید نور در هنگام شروع نورپردازی جلوگیری می‌شود.
✔ کنترل موتورهای الکتریکی: کنترل موتورهای الکتریکی با توان بالا از طریق مدل‌های خازنی کنتاکتور صورت می‌گیرد؛ در واقع از طریق این دسته از کنتاکتورها از پدیده جریان‌شکنی در هنگام شروع کار موتور جلوگیری شده و موتور با حفظ کارایی خود به عملکرد مناسب خود ادامه می‌دهد.
۴- کنترل ولتاژ: کنترل ولتاژ از طریق انواع خازنی کنتاکتورها در مدارهای الکتریکی به خوبی انجام می‌شود.
سخن نهایی
در پایان لازم است اشاره شود که کنتاکتورها علاوه بر انواع معمولی و خازنی در ابعاد کوچک دستی تا سایزهای بزرگتر در بازار مصرف عرضه می‌شوند؛ همچنین این تجهیزات الکتریکی ظرفیت عملکرد بالایی در جریان‌های بالای ۵۰۰۰ آمپر و توان‌های بالاتر از ۱۰۰ کیلو وات دارند. از این جهت استفاده از کنتاکتور معمولی به منظور قطع و وصل‌سازی پله خازنی توصیه نمی‌شود؛ مگر در صورتی‌که سازندگان کنتاکتور؛ تجهیز و اضافه‌سازی واحد خازنی بر روی کنتاکتورهای معمولی را از ابتدای تولید در نظر گرفته و میسر ساخته باشند. به منظور استفاده از کنتاکتور معمولی برای بانک خازنی باید این کنتاکتور را یک پله بالاتر در نظر گرفت. لذا فاکتورهایی که در زمان خریداری کنتاکتور مناسب با نوع مصرف باید در نظر گرفت؛ شامل مواردی همچون ولتاژ تغذیه بوبین، توان کنتاکتور، جریان کار نامی و تجهیزات جانبی آن است. در حال حاضر برندهای مختلفی در دنیا تولید کننده انواع کنتاکتور به ویژه انواع خازنی آن هستند.