Кіріспе
Электрлік контур элементі қосқыш ретінде қызмет етеді.
Контактор – электр қуат контурын қосу-өшіру үшін қолданылатын, электрмен басқарылатын қосқыш. Контактор әдетте, қосылатын контурға қарағанда әлдеқайда төмен қуат деңгейіне ие контурмен басқарылады, мысалы, 24 вольтты катушкалы электромагнит 230 вольтты моторды қосу-өшіруге арналған. Базалық релелерден айырмашылығы, контакторлар жоғары ток жүктемелеріне тікелей қосылуға арналған. Релелер көбінесе төмен қуатты болады және әдетте жабық және ашық түрдегі қосымшалар үшін қолданылады. 15 амперден жоғары ток немесе бірнеше киловаттан астам қуатты контурларда қолданылатын құрылғылар контакторлар деп аталады. Қосымша төмен ток контактілерінен басқа, контакторлар көбінесе тек әдетте ашық ("А түріндегі") контактілермен жабдықталады. Релелерден айырмашылығы, контакторлар ауыр мотор тогын үзу кезінде пайда болатын доғаны басқару және жою үшін арнайы конструкцияланған. Контакторлар әртүрлі сыйымдылықтары мен мүмкіндіктеріне ие көптеген түрлерде келеді. Автоматты қосқыштан айырмашылығы, контактор қысқа тұйықталу тогын үзуге арналмаған. Контакторлардың тоқ үзу қабілеті бірнеше амперден мыңдаған амперге дейін, ал кернеуі 24 В тұрақты тоқтан көптеген киловольтқа дейін жетеді. Контакторлардың физикалық өлшемдері бір қолмен көтеріп алуға болатын кішкентай құрылғыдан бастап, бір жағынан шамамен бір метр (үш фут) болатын үлкен құрылғыларға дейін өзгереді. Контакторлар электр моторларын, жарықтандыруды, жылытуды, конденсатор банктерін, жылу буландырғыштарын және басқа да электр жүктемелерін басқару үшін қолданылады.
Жұмыс істеу принципі
Электромагниттен ток өткенде магнит өрісі пайда болады, ол контактордың қозғалмалы өзегін тартады. Электромагниттік орам бастапқыда көбірек ток тартады, бірақ металл өзегі орамға кіргенде индуктивтілігі артады. Қозғалмалы контакті қозғалмалы өзектің әсерінен қозғалады; электромагнит дамытатын күш қозғалмалы және бекітілген контактілерді бірге ұстайды. Контактор орамын қуатынан ажыратқанда, гравитация немесе серіппе электромагниттік өзекті бастапқы қалпына келтіріп, контактілерді ашады. Көкейкес токпен қуаттандырылатын контакторларда, өзектің шағын бөлігі көлеңкелік ораммен оралған, бұл өзектің магниттік ағысын сәл кешіктіреді. Бұл магнит өрісінің көкейкес тартылуын теңестіріп, өзектің желінің екі есе жиілігінде дірілдеуіне жол бермейді. Контактілер ашылып немесе жабылып жатқанда арка мен салдарынан болатын зақымдану пайда болатындықтан, контакторлар өте жылдам ашылып, жабылу үшін жасалған; жылдам әрекетті қамтамасыз ету үшін көбінесе ішкі бұрылыс нүктесі механизмі қолданылады. Дегенмен, жылдам жабылу контактінің секіруіне әкелуі мүмкін, бұл қосымша қажетсіз ашылу-жабылу циклдарын тудырады. Бір шешім – контактінің секіруін азайту үшін екі тармақты контактілерді пайдалану; екі контакті бір уақытта жабылуға арналған, бірақ тізбек қысқа уақытқа үзілмеуі үшін әртүрлі уақытта секіреді, бұл арканың пайда болуын болдырмайды. Контакторлардың қызмет ету мерзімін ұзартудың тағы бір тәсілі – контактіні сүрту; контактілер алғашқы жанасудан кейін бір-бірінен өтеді, бұл кез келген ластануды кетіруге мүмкіндік береді.
Арканы басу
Тиісті байланыс қорғаусыз электр тогының доғалануы байланыс элементтерінің айтарлықтай нашарлауына әкеледі, олар елеулі зақым көреді. Электр доғасы екі түйісу нүктесінің (электродтардың) арасында жабық күйден ашық күйге (үзілу доғасы) немесе ашық күйден жабық күйге (қосылу доғасы) ауысқанда пайда болады. Үзілу доғасы әдетте күштірек және осыған байланысты, көбірек бұзғышқа ие. Пайда болған электр доғасының қызуы өте жоғары, нәтижесінде контактідегі металл токпен бірге қозғалады. Доғаның өте жоғары температурасы (ондаған мың градус Цельсий) қоршаған газ молекулаларын ыдыратып, озон, көміртек монооксиді және басқа да қосылыстарды құрайды. Доға энергиясы контакт металлын бірте-бірте жояды, кейбір материал ауаға ұсақ бөлшектер түрінде таралады. Бұл процеске байланысты контактідегі материал уақыт өте келе нашарлайды, соңында құрылғының істен шығуына себеп болады. Мысалы, дұрыс қолданылған контактордың қуатпен жұмыс істегенде қызмет ету мерзімі 10 000-ден 100 000 операцияға дейін жетеді, бұл сол құрылғының механикалық (қуатсыз) қызмет ету мерзімінен едәуір төмен, ол 20 миллион операциядан асып кетуі мүмкін. Төмен кернеудегі (600 вольттан төмен) көптеген моторды басқару контакторлары ауалық үзіліс контакторлары болып табылады; контакттерді атмосфералық қысымдағы ауа қоршап тұрады және тізбек үзілген кезде доғаны сөндіреді. Қазіргі заманғы орта кернеулі айнымалы ток мотор контроллерлері вакуумдық контакторларды қолданады. Жоғары кернеулі айнымалы ток контакторлары (1000 вольттан жоғары) контакттердің айналасында вакуум немесе инертті газды пайдалануы мүмкін. Жоғары кернеулі тұрақты ток контакторлары (600 В-тан жоғары) әлі де доға энергиясын жою үшін арнайы жасалған доғалық каналдардағы ауаға тәуелді. Жоғары кернеулі электр локомотивтерін төбеге орнатылған, қысылған ауамен іске қосылатын автоматты ажыратқыштар арқылы желіден ажыратуға болады; сондай-ақ, кез келген доғаны "сөндіру" үшін сол ауамен қамтамасыз етуді пайдалануға болады.
Рейтингтер
Контакттар контактіге арналған жобаланған жүктеме тогы (полюсі), максималды ақаулық тогына төзу қабілеті, жұмыс циклы, жобаланған қызмет мерзімі, кернеу және катушка кернеуі бойынша бағаланады. Жалпы мақсаттағы моторды басқаруға арналған контактор үлкен моторларды ауыр жүктемемен іске қосуға жарамды болуы мүмкін; ал "арнайы мақсаттағы" контакторлар ауа кондиционерлерінің компрессорлық моторларын іске қосу сияқты нақты қолдануларға қарай мұқият бейімделген. Солтүстік Америка және Еуропалық стандарттар контакторларды бағалауда әртүрлі көзқарастарды ұстанады, Солтүстік Американың жалпы мақсаттағы станок контакторлары қолданудың қарапайымдылығына баса назар береді, ал арнайы мақсаттағы және Еуропалық стандарттар қолданылатын жүйенің жобаланған өмірлік циклына сәйкес дизайнға баса назар аударады.
NEMA
Төмен кернеулі моторларға арналған NEMA контакторлары (1000 вольттан төмен) NEMA өлшемдері бойынша бағаланады, бұл максималды үздіксіз ток мөлшерін және қосылған индукциялық моторлар үшін ат күші бойынша бағасын көрсетеді. NEMA стандартты контактор өлшемдері 00, 0, 1, 2, 3-тен 9-ға дейін тағайындалады. Ат күшінің мөлшері кернеуге және NEMA стандарты ICS2-де көрсетілгендей, әдеттегі индукциялық мотордың сипаттамалары мен жұмыс циклына сүйенеді. Ерекше жұмыс циклдері немесе арнайы мотор түрлері номиналды бағадан өзгеше NEMA стартер өлшемін қажет етуі мүмкін. Моторлық емес жүктемелерді таңдау үшін, мысалы, шамдар немесе қуат коэффициентін түзету конденсаторларын таңдау үшін өндірушінің нұсқаулықтары қолданылады. Орта кернеулі моторларға арналған (1000 вольттан жоғары) контакторлар кернеу және ток өткізу қабілеті бойынша бағаланады. Контакторлардың қосымша контактілері басқару тізбектерінде қолданылады және қажетті пилоттық тізбек үшін NEMA контактілік рейтингтерімен бағаланады. Әдетте, бұл контактілер мотор тізбектерінде қолданылмайды. Номенклатура – әріптің артынан үш таңбалы сан келеді, әріп контактілердің ток мөлшерін және ток түрін (мысалы, AC немесе DC) көрсетеді, ал сан максималды кернеудің жобалық мәнін білдіреді.
Жарықтандыруды басқару
Контактторлар көбінесе кеңсе ғимараты немесе сауда ғимараты сияқты ірі жарықтандыру жүйелерін орталықтан басқару үшін қолданылады. Контакттор орамдарының қуат тұтынуын төмендету үшін екі жұмыс орамдары бар тұйықталатын контактторлар пайдаланылады. Бір орам қысқа уақытқа қосылып, қуат тізбегінің байланыстарын жабады, олар кейін механикалық түрде жабық күйде ұсталады; екінші орам байланыстарды ашады.
Магниттік стартер
Магниттік стартер – электр моторларын қоректендіруге арналған құрылғы. Ол құрамында контакторды міндетті түрде қамтиды, сондай-ақ қуатты тоқтату, төмен кернеу және артық жүктемеден қорғау функцияларын атқарады.
Вакуумды контактор
Вакуумдық контакторлар доғаны жою үшін вакуумдық колбаға енгізілген контактілерді пайдаланады. Бұл доғаны жою контактілердің ауадағы контактілерге қарағанда әлдеқайда кіші болуына және жоғары токтарда аз орын алуына мүмкіндік береді. Контактілер герметикалық жабық болғандықтан, вакуумдық контакторлар көмір шахталары сияқты лас ортада кеңінен қолданылады. Вакуумдық контакторлар 1000-ден 5000 вольтқа дейінгі орташа кернеуде де жиі қолданылады, көптеген жағдайларда майға толы автоматтық ажыратқыштарды тиімді түрде ығыстырады. Вакуумдық контакторлар тек айнымалы ток жүйелерінде ғана қолданылуы мүмкін. Контактілер ашылғанда пайда болатын айнымалы ток доғасы, ток толқынының нөлдік нүктесінде өзінен-өзі сөнеді, ал вакуум доғаның ашық контактілерге қайтадан соғылуына кедергі келтіреді. Сондықтан вакуумдық контакторлар электр доғасының энергиясын жоюда өте тиімді және салыстырмалы түрде жылдам коммутация қажет болған кезде қолданылады, себебі максималды ажырау уақыты айнымалы ток толқынының периодымен анықталады. 60 Гц желілік қуаты (Солтүстік Америка стандарты) жағдайында қуат секундының 1/120 бөлігінде (8,3 мс) тоқтатылады.
Жиде релесі
Силық релесі, кейде оны силық ығыстыру релесі немесе силық контакторы деп атайды, – қоршалған, герметикалық жабық ыдыста сұйық металл силықты коммутациялық элемент ретінде пайдаланатын реле.
Жибекпен суланған реле
Сынаппен ылғалданған реле – контактілері сынаппен ылғалданған реленің бір түрі, көбінесе қамыс релесі. Бұл релелер 15 амперден аспайтын токтар үшін емес, сондықтан оларды контакторлар деп санамайды.
Кескіндемелі осьтің жұмысы
Контакторлар тізбегін бірінен соң бірі қосу үшін, жеке электромагниттердің орнына кулачты білік қолданылуы мүмкін. Кулачты білік электрмотормен немесе пневматикалық цилиндрмен қозғалысқа келтірілуі мүмкін. Қатты күйдегі электроника кеңінен таралғанға дейін, кулачты білік жүйесі электр локомотивтерінде жылдамдықты реттеу үшін жиі қолданылған.
Реле мен контактор арасындағы айырмашылықтар
Контакторлар қазіргі рейтингтерімен және мотор тізбегін басқару рейтингісімен қатар, релелерде кездеспейтін басқа да конструкциялық ерекшеліктерге ие. Төмен қуатты релелерден өзгеше, контакторлар көбінесе үлкен токтарды, мысалы, моторды іске қосу кезіндегі импульстік токты үзуге мүмкіндік беретін доғаны басуға арналған арнайы құрылымдармен жабдықталған. Контакторларда моторды басқару тізбектерінде қолданылатын, ұшқыш міндеттерге арналған қосымша контакттық блоктарды орнатуға мүмкіндік әдетте болады. Релелерде жоғары катушка кернеуі кездесуі сирек, бірақ контакторларда 24 В AC/DC-ден бастап 600 В AC-ге дейін катушка кернеуі болуы мүмкін. Релелерде көбінесе жабық контактілер кездеседі, ал контакторларда мұндай контактілер әдетте болмайды (қуаты жоқ кезде байланыс үзіледі). Комбинациялық моторлық іске қосу құрылғылары тек контакторларды ғана пайдаланады.