Kontaktör - Contactor

Pompa uygulaması için AC kontaktör.
Olarak yarı iletken testi , kontaktörler de bağlayan özel soket olarak ifade edilebilir , test altındaki cihaz .
Proses endüstrilerinde kontaktör , hava ve sıvı gibi iki akışın etkileşime girdiği bir kaptır. Bkz. Gaz-sıvı kontaktör .

Bir kontaktör , bir elektrik güç devresini değiştirmek için kullanılan elektrikle kontrol edilen bir anahtardır. Bir kontaktör tipik olarak, 230 voltluk bir motor anahtarını kontrol eden 24 voltluk bir bobin elektromıknatıs gibi, anahtarlı devreden çok daha düşük bir güç seviyesine sahip bir devre tarafından kontrol edilir.

Genel amaçlı rölelerin aksine , kontaktörler doğrudan yüksek akım yük cihazlarına bağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Röleler düşük kapasiteli olma eğilimindedir ve genellikle her ikisi için tasarlanmıştır normalde kapalı ve normalde açık uygulamalar. 15 amperden fazla anahtarlama yapan veya birkaç kilovattan fazla derecelendirilmiş devrelerdeki cihazlara genellikle kontaktör denir. İsteğe bağlı yardımcı düşük akım kontaklarının yanı sıra, kontaktörler neredeyse yalnızca normalde açık ("form A") kontaklarla donatılmıştır. Rölelerin aksine, kontaktörler, ağır motor akımlarını keserken oluşan arkı kontrol etme ve bastırma özellikleriyle tasarlanmıştır.

Kontaktörler, farklı kapasite ve özelliklere sahip birçok biçimde gelir. Bir devre kesiciden farklı olarak , bir kontaktörün kısa devre akımını kesmesi amaçlanmamıştır . Kontaktörler, birkaç amperlik bir kesme akımına sahip olanlardan binlerce amper ve 24 V DC'den birçok kilovolta kadar çeşitlilik gösterir. Kontaktörlerin fiziksel boyutu, tek elle tutulabilecek kadar küçük bir cihazdan, bir kenarda yaklaşık bir metre (yarda) büyük cihazlara kadar değişir.

Kontaktörler, elektrik motorlarını , aydınlatmayı , ısıtmayı , kapasitör gruplarını, termal buharlaştırıcıları ve diğer elektrik yüklerini kontrol etmek için kullanılır .

İnşaat

Endüstriyel elektrikli araçlarda kullanılan ve bazen Elektrikli araç (EV) dönüşümlerinde kullanılan Albright SPST DC kontaktör
Elektro-pnömatik sürücülü güçlü DC kontaktör

Bir kontaktörün üç bileşeni vardır. Kontaklar kontaktörün akım taşıyan parçasıdır. Buna güç kontakları, yardımcı kontaklar ve kontak yayları dahildir. Elektromıknatıs (veya " bobin ") temas kapatmak için itici güç sağlar. Mahfaza temas ve elektromıknatısı barındıran bir çerçevedir. Muhafazalar , kontakları korumak ve izole etmek ve kontaklara dokunan personele karşı bir miktar koruma sağlamak için Bakalit , Naylon 6 gibi yalıtım malzemelerinden ve ısıyla sertleşen plastiklerden yapılmıştır . Açık çerçeve kontaktörler, toza, yağa, patlama tehlikelerine ve hava koşullarına karşı koruma sağlamak için ek bir muhafazaya sahip olabilir.

Manyetik patlamalar , elektrik arkını uzatmak ve hareket ettirmek için patlama bobinleri kullanır . Bunlar özellikle DC güç devrelerinde kullanışlıdır. AC arkları, arkın göreceli kolaylıkla söndürülebildiği düşük akım periyotlarına sahiptir, ancak DC arkları sürekli yüksek akıma sahiptir, bu nedenle onları dışarı üflemek, arkın aynı akımın bir AC arkından daha fazla gerilmesini gerektirir. Resimdeki Albright kontaktöründeki (DC akımları için tasarlanmış) manyetik patlamalar, kontaktörün kırabileceği akımın iki katından fazla, 600 A'dan 1.500 A'ya çıkar.

Bazen bir kontaktörü kapalı tutmak için gereken gücü azaltmak için bir ekonomizer devresi de kurulur; bir yardımcı kontak, kontaktör kapandıktan sonra bobin akımını azaltır. Bir kontaktörü başlangıçta kapatmak için kapalı tutmak için gerekenden biraz daha fazla güç gerekir. Böyle bir devre, önemli miktarda güç tasarrufu sağlayabilir ve enerjili bobinin daha soğuk kalmasını sağlayabilir. Ekonomizer devreleri neredeyse her zaman doğru akım kontaktör bobinlerine ve büyük alternatif akım kontaktör bobinlerine uygulanır.

Temel bir kontaktör, bir bobin girişine sahip olacaktır (kontaktör tasarımına bağlı olarak bir AC veya DC kaynağı ile çalıştırılabilir). Evrensel bobinler (AC ve DC tarafından çalıştırılan) da bugün piyasada mevcuttur. Bobine, kontaktörün kontrol ettiği bir motorla aynı voltajda enerji verilebilir veya programlanabilir kontrolörler ve daha düşük voltajlı pilot cihazlar tarafından kontrol edilmeye daha uygun daha düşük bir bobin voltajı ile ayrı ayrı kontrol edilebilir . Bazı kontaktörlerin motor devresine bağlı seri bobinleri vardır; bunlar, örneğin, motor akımı düşene kadar bir sonraki direnç aşamasının kesilmediği otomatik hızlanma kontrolü için kullanılır.

Çalışma prensibi

Akım elektromıknatıstan geçtiğinde , kontaktörün hareketli çekirdeğini çeken bir manyetik alan üretilir. Elektromıknatıs bobini , metal çekirdek bobine girdiğinde endüktansı artana kadar başlangıçta daha fazla akım çeker . Hareketli temas, hareketli çekirdek tarafından tahrik edilir; elektromıknatıs tarafından geliştirilen kuvvet hareketli ve sabit kontakları bir arada tutar. Kontaktör bobininin enerjisi kesildiğinde, yerçekimi veya bir yay elektromıknatıs çekirdeğini başlangıç ​​konumuna döndürür ve kontakları açar.

Alternatif akımla enerjilenen kontaktörler için , çekirdeğin küçük bir kısmı, çekirdekteki manyetik akıyı biraz geciktiren bir gölgeleme bobini ile çevrelenmiştir . Etki, manyetik alanın değişen çekişinin ortalamasını almak ve böylece çekirdeğin iki hat frekansında vızıldamasını önlemektir.

Ark oluşumu ve buna bağlı hasar, kontaklar açılırken veya kapanırken meydana geldiğinden, kontaktörler çok hızlı açılıp kapanacak şekilde tasarlanmıştır; genellikle hızlı eylemi sağlamak için dahili bir devrilme noktası mekanizması vardır .

Bununla birlikte, hızlı kapanma kontak zıplamasının artmasına neden olabilir ve bu da istenmeyen ek açma-kapama döngülerine neden olur. Bir çözüm, temas sıçramasını en aza indirmek için çatallı temaslara sahip olmaktır; eşzamanlı olarak kapanacak şekilde tasarlanmış iki kontak, ancak farklı zamanlarda sekerek devre kısa bir süre kesilmeyecek ve bir ark oluşmasına neden olmayacaktır.

Hafif bir varyant, hızlı bir şekilde birbirini takip etmek için tasarlanmış birden fazla kontağa sahiptir. İlk teması kuran ve en son kopan kişi, en büyük temas aşınmasını yaşayacak ve kontaktör içinde aşırı ısınmaya neden olacak yüksek dirençli bir bağlantı oluşturacaktır. Bununla birlikte, bunu yaparken birincil kontağı ark oluşumundan koruyacaktır, bu nedenle bir milisaniye sonra düşük bir kontak direnci oluşturulacaktır. Bu teknik, yalnızca kontaktörler devreye girdikleri sıranın tersi sırayla ayrılırsa etkilidir. Aksi takdirde, arkın zarar verici etkisi her iki kontaktör arasında eşit olarak bölünecektir.

Kontaktörlerin ömrünü uzatmak için bir başka teknik de temaslı silmedir ; kontaklar, kontaminasyonu temizlemek için ilk temastan sonra birbirlerinin yanından geçer.

Ark bastırma

Yeterli temas koruması olmadan , elektrik akımı arkının meydana gelmesi , kontaklarda önemli hasarlara neden olan önemli ölçüde bozulmaya neden olur. İki temas noktası (elektrotlar) arasında kapalıdan açıklığa (kırılma arkına) veya açıktan kapalıya (ark oluşturmaya) geçtiklerinde bir elektrik arkı oluşur. Kırılma arkı tipik olarak daha enerjik ve dolayısıyla daha yıkıcıdır.

Ortaya çıkan elektrik arkının geliştirdiği ısı çok yüksektir ve sonuçta temas üzerindeki metalin akımla birlikte hareket etmesine neden olur. Arkın aşırı yüksek sıcaklığı (onbinlerce santigrat derece) çevredeki gaz moleküllerini çatlatarak ozon , karbon monoksit ve diğer bileşikleri oluşturur. Ark enerjisi, temas eden metali yavaşça yok eder ve bazı malzemelerin ince partikül madde olarak havaya kaçmasına neden olur. Bu aktivite, kontaklardaki materyalin zamanla bozulmasına ve sonuçta cihaz arızasına neden olur. Örneğin, uygun şekilde uygulanan bir kontaktör, güç altında çalıştırıldığında 10.000 ila 100.000 işlemlik bir ömre sahip olacaktır; Bu, aynı cihazın mekanik (güçsüz) ömründen önemli ölçüde daha azdır ve bu 20 milyon işlemi aşabilir.

Düşük voltajlardaki (600 volt ve altı) çoğu motor kontrol kontaktörü, hava kesme kontaktörleridir; atmosferik basınçtaki hava, kontakları çevreler ve devre kesildiğinde arkı söndürür. Modern orta gerilim AC motor kontrolörleri vakum kontaktörleri kullanır. Yüksek voltajlı AC kontaktörler (1.000 volttan büyük) kontakların etrafında vakum veya inert bir gaz kullanabilir. Yüksek voltajlı DC kontaktörler (600 V'tan büyük), ark enerjisini kesmek için özel olarak tasarlanmış ark olukları içindeki havaya güvenir. Yüksek voltajlı elektrikli lokomotifler, basınçlı hava ile çalıştırılan tavana monte devre kesiciler tarafından üstten beslemelerinden izole edilebilir ; aynı hava beslemesi, oluşan herhangi bir arkın "püskürtülmesi" için kullanılabilir.

Puanlar

Kontaktörler, kontak başına tasarlanmış yük akımı (kutup), maksimum arıza dayanım akımı, görev döngüsü, tasarım ömrü, voltaj ve bobin voltajı ile derecelendirilir. Genel amaçlı bir motor kontrol kontaktörü, büyük motorlarda ağır çalıştırma görevi için uygun olabilir; sözde "kesin amaçlı" kontaktörler, klima kompresör motoru çalıştırma gibi uygulamalara dikkatlice adapte edilir. Kontaktörler için Kuzey Amerika ve Avrupa derecelendirmeleri farklı felsefeleri takip eder; Kuzey Amerika genel amaçlı takım tezgahı kontaktörleri genellikle uygulamanın basitliğini vurgularken, belirli amaç ve Avrupa derecelendirme felsefesi uygulamanın amaçlanan yaşam döngüsü için tasarımı vurgular.

IEC kullanım kategorileri

Kontaktörün mevcut derecesi, kullanım kategorisine bağlıdır . Standart 60947'deki örnek IEC kategorileri şu şekilde tanımlanır:

  • AC-1 - Endüktif olmayan veya hafif endüktif yükler, direnç fırınları
  • AC-2 - Kayma halkalı motorların başlatılması: başlatma, kapatma
  • AC-3 - Sincap kafesli motorların çalıştırılması ve ancak motor hızlanınca kapanma. (Kilitli Rotor Amperlerini (LRA) Yapın, Tam Yük Amperlerini Kırın (FLA))
  • AC-4 - Geçme ve tıkama görevi ile sincap kafesli motorların çalıştırılması. Hızlı Başlatma / Durdurma. (LRA Yap ve Boz)

Röleler ve yardımcı kontak blokları IEC 60947-5-1'e göre derecelendirilmiştir.

  • AC-15 - Elektromanyetik yüklerin kontrolü (> 72 VA)
  • DC-13 - Elektromıknatısların kontrolü

NEMA

Düşük voltajlı motorlar için (1.000 volttan az) NEMA kontaktörleri, bağlı endüksiyon motorları için maksimum sürekli akım derecesi ve beygir gücü ile derecelendirme sağlayan NEMA boyutuna göre derecelendirilir. NEMA standart kontaktör boyutları 00, 0, 1, 2, 3 ila 9 olarak belirlenmiştir.

Beygir gücü değerleri, NEMA standardı ICS2'de belirtildiği gibi gerilime ve tipik endüksiyon motor özelliklerine ve görev döngüsüne dayalıdır. Olağanüstü görev döngüleri veya özel motor türleri, nominal derecelendirmeden farklı bir NEMA yolverici boyutu gerektirebilir. Üreticinin literatürü, akkor aydınlatma veya güç faktörü düzeltme kapasitörleri gibi motor dışı yüklerin seçimini yönlendirmek için kullanılır. Orta gerilim motorları (1.000 volttan büyük) için kontaktörler, gerilim ve akım kapasitesi ile derecelendirilir.

Kontaktörlerin yardımcı kontakları kontrol devrelerinde kullanılır ve gerekli pilot devre görevi için NEMA kontak derecelendirmeleri ile derecelendirilir . Normalde bu kontaklar motor devrelerinde kullanılmaz. İsimlendirme, üç basamaklı bir rakamın izlediği bir harftir; harf, kontakların mevcut değerini ve akım türünü (yani, AC veya DC) belirtir ve sayı, maksimum voltaj tasarım değerlerini belirtir.

Uygulamalar

Aydınlatma kontrolü

Kontaktörler genellikle bir ofis binası veya perakende binası gibi büyük aydınlatma tesisatlarının merkezi kontrolünü sağlamak için kullanılır. Kontaktör bobinlerinde güç tüketimini azaltmak için iki çalışma bobini bulunan kilitli kontaktörler kullanılır. Anlık olarak enerji verilen bir bobin, daha sonra mekanik olarak kapalı tutulan güç devresi kontaklarını kapatır; ikinci bobin kontakları açar.

Manyetik marş

Bir manyetik marş elektrik motorları için güç sağlamak için tasarlanmış bir cihazdır. Temel bileşen olarak bir kontaktör içerir ve aynı zamanda güç kesme, düşük voltaj ve aşırı yük koruması sağlar.

Vakum kontaktörü

Vakum kontaktörleri, arkı bastırmak için vakumlu şişeyle kapsüllenmiş kontaklar kullanır. Bu ark bastırma, kontakların çok daha küçük olmasına ve daha yüksek akımlarda hava kesintisi kontaklarından daha az alan kullanmasına izin verir. Kontaklar kapsüllendiğinden, vakum kontaktörleri madencilik gibi kirli uygulamalarda oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Vakum kontaktörleri, 1000-5000 volt arasındaki orta gerilimlerde de yaygın olarak kullanılmaktadır ve birçok uygulamada yağ dolu devre kesicilerin yerini etkili bir şekilde değiştirmektedir .

Vakum kontaktörleri yalnızca AC sistemlerinde kullanım için geçerlidir. Kontakların açılması üzerine üretilen AC arkı, akım dalga formunun sıfır geçişinde kendi kendine söner, vakum açık kontaklar boyunca arkın yeniden çarpmasını önler. Vakum kontaktörleri bu nedenle bir elektrik arkının enerjisini kesintiye uğratmada çok etkilidir ve maksimum kesme süresi AC dalga formunun periyodikliği tarafından belirlendiğinden nispeten hızlı anahtarlama gerektiğinde kullanılır. 60 Hz güç durumunda (Kuzey Amerika standardı), güç 1/120 veya 0,008333 saniyede kesilecektir.

Cıva rölesi

Bir civa rölesi , bazen civa yerdeğişim rölesi olarak adlandırılan ya da cıva kontaktör, sviçleme elemanı olarak bir izole edilmiş kapalı bir kap içinde sıvı metalin civa kullanan bir röledir.

Cıva ıslatılmış röle

Bir civa ıslatılmış röle röle bir şekilde, genellikle a, kamış röle kontakları cıva ile ıslatılır edildiği. 15 amperin üzerindeki akımlar için tasarlanmadıkları için bunlar kontaktör olarak kabul edilmezler.

Eksantrik mili çalışması

Bir dizi kontaktör sırayla çalıştırıldığında, bu, ayrı elektromıknatıslar yerine bir eksantrik mili ile yapılabilir . Eksantrik mili, bir elektrik motoru veya bir pnömatik silindir ile çalıştırılabilir. Katı hal elektroniğinin ortaya çıkmasından önce, eksantrik mili sistemi, elektrikli lokomotiflerde hız kontrolü için yaygın olarak kullanılıyordu .

Röle ve kontaktör arasındaki farklar

Motor devre kontrolü için mevcut derecelendirmelerine ve derecelendirmelerine ek olarak, kontaktörler genellikle rölelerde bulunmayan başka yapı ayrıntılarına sahiptir. Düşük güçlü rölelerin aksine, kontaktörler genellikle, motor başlatma ani akımı gibi ağır akımları kesmelerine izin vermek için ark bastırmaya yönelik özel yapılara sahiptir. Kontaktörler genellikle, motor kontrol devrelerinde kullanılan, pilot görevi için derecelendirilmiş ek kontak bloklarının montajı için hükümlere sahiptir.

  • Röleler için yüksek bobin voltajlarının görülmesi nadirdir, ancak genellikle 24 V AC / DC'den 600 V AC'ye kadar mümkün olan bobin voltajlarına sahip kontaktörlerde bulunur.
  • Röleler genellikle normalde kapalı kontaklara sahiptir; kontaktörler genellikle yoktur (enerji kesildiğinde bağlantı yoktur).
  • Kombine motor yol vericiler sadece kontaktörler kullanır
  • Röleler için anahtarlama süreleri çok daha hızlıdır.

Referanslar