کنتاکتور و رله هر دو کلیدقطع و وصل مدار الکتریکی با مکانیزم الکترومغناطیسی هستند. کنتاکتور کلید قطع و وصل جریان های بالا و رله یک کلید حساس و سریع در رنج جریان کم و متوسط است. عموما از کنتاکتورها در مدار قدرت استفاده می شود و کاربرد اصلی رله ها در مدار فرمان است.
با وجود شباهت در نحوه عملکرد این دو کلید باید تفاوت کنتاکتور و رله را بشناسیم. وقتی بحث بررسی تفاوت کنتاکتور و رله و مقایسه این دو کلید الکتریکی مطرح میشود، هدف شناخت و آشنایی بیشتر با اجزا و انتخاب بهتر در کاربرد مناسب هر کدام است.
در این محتوا ابتدا به معرفی کنتاکتور و رله و مقایسه اجزای آن می پردازیم سپس به سوالاتی که در رابطه با بررسی تفاوت کنتاکتور و رله مطرح می شود پاسخ می دهیم.
کنتاکتور چیست؟
کنتاکتور یک کلید کنترل الکترومغناطیسی است که به منظور قطع و وصل مدار الکتریکی از راه دور به کار می رود. کنتاکتور بر اساس تغذیه بوبین و رنج جریان کنتاکت ها انتخاب می شود. بوبین کنتاکتور با رنج جریان و ولتاژ متفاوتی نسبت به جریان و ولتاژ تیغه ها تغذیه می شود. به طور مثال یک بوبین24 ولتی، مسیر جریان موتور الکتریکی با ولتاژ230 ولت را قطع و وصل می کند.
همان طور که در تصویر زیر مشخص است. با برقراری جریان در بوبین، یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود که از داخل هسته آهنی عبور می کند. میدان مغناطیسی برای کامل شدن مسیر عبور خود به قسمت متحرک هسته نیرو وارد می کند. در نتیجه تیغه های متحرک جذب تیغه های ثابت شده و مسیر عبور جریان مصرف کننده بسته می شود.
اجزای اصلی کنتاکتور کدام است؟
بوبین، تیغه ها، هسته آهنی، قاب کنتاکتور و مکانیزم کنترل جرقه اجزای تشکیل دهنده کنتاکتور هستند.
سیم پیچ یا بوبین
بوبین یا سیم پیچ یک آهن ربای الکتریکی است. در واقع بوبین نیروی مکانیکی لازم برای حرکت و جابجایی تیغه های متحرک را تامین میکند. قدرت میدان مغناطیسی بوبین به چند عامل وابسته است:
- تعداد دور سیم پیچ
- طول سیم
- قطر یا شماره سیم
با افزایش تعداد دور و طول سیم در سیم پیچ، میدان مغناطیسی قوی تر شده و با افزایش قطر سیم توانایی عبور جریان الکتریکی بیشتر می شود. تغذیه بوبین می تواند AC و یا DC باشد و بسته به قدرتی که باید داشته باشد در ولتاژ های 24 تا چند صد ولت طراحی می شود.
هسته آهنی
هسته آهنی نیروی مکانیکی برای تغییر وضعیت تیغه ها را ایجاد میکند. هسته آهنی از دو بخش ثابت و متحرک ساخته می شود. قسمت ثابت هسته درون سیم پیچ قرار میگیرد و تیغه های متحرک کنتاکتور بر روی قسمت متحرک هسته آهنی نصب می شوند. با وصل تغذیه بوبین، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود. در ابتدا میدان مغناطیسی از بخش ثابت هسته آهنی عبور میکند اما در ادامه برای کوتاه کردن مسیر حرکت خود، بخش متحرک هسته آهنی را جذب میکند. به این ترتیب نیروی الکتریکی به مغناطیسی و سپس به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. با جابجا شدن قسمت متحرک هسته تیغه ها تغییر وضعیت میدهند.
کنتاکت یا تیغه
تیغه در کنتاکتور از دو قسمت ثابت و متحرک تشکیل شده است. با توجه به رنج جریان عبوری، آلیاژ به کار رفته در ساخت تیغه ها متفاوت است. جنس کنتاکت با توجه به نوع کاربرد و رنج جریان نامی تعیین میشود. جنس تیغه باید به نحوی باشد که بیشترین هدایت الکتریکی و بالاترین استحکام مکانیکی را داشته و در برابر تاثیر جرقه های کلید زنی و اکسیداسیون به اندازه کافی پایدار باشد.
در کنتاکتور دو نوع تیغه یا کنتاکت وجود دارد.
- کنتاکت های قدرت
- کنتاکت کمکی یا فرمان
جریان مصرف کننده از مسیر تیغه قدرت عبور می کند. وقتی رنج جریان خیلی بالا باشد ممکن است تیغه متحرک به پایه ثابت بچسبد و جدا نشود. به همین منظور در تیغه های قدرت از یک فنر نگهدارنده استفاده می شود. فنر به جدا شدن تیغه کمک میکند و سرعت سوئیچینگ کنتاکتور را افزایش می دهد.
کنتاکت های کمکی برای کاربردهای کنترلی که جریان کمی دارد مورد استفاده قرار می گیرند. کنتاکت های کمکی میتواند وضعیت باز یا بسته داشته باشند.
قاب
قاب کنتاکتور از جنس مواد عایق الکتریسیته مانند پلاستیک، نایلون، سرامیک یا باکالیت ساخته میشود. وظیفه این قاب محافظت از هسته، کنتاکت ها و مکانیزم کنترل جرقه در برابر عوامل محیطی مانند گرد و غبار و نفوذ آب و یا خطراتی مانند آتش سوزی یا برق گرفتگی است.
قاب کنتاکتور علاوه بر کاربرد محافظتی، نقش راهنمای کاربر را نیز بازی می کند. پلاک و اطلاعات کنتاکتور بر روی قاب حک می شود. ورودی تغذیه بوبین و کنتاکت های قدرت و کمکی هم بر روی آن مشخص می شود.
- بر روی قاب کنتاکتور دو سر ورودی تغذیه بوبین با علامت A1, A2 مشخص می شوند.
- تیغه های اصلی کنتاکت قدرت است. این تیغه ها بر روی کنتاکتور به صورت زیر مشخص می شوند:
L1, L2, L3,L4 : در قسمت بالای کنتاکتور، مشخصه ی ورودی می باشد.
T1, T2, T3,T4 : در قسمت پایین کنتاکتور، مشخصه ی خروجی می باشد.
- دو سر ورودی کنتاکت باز با 13NO مشخص میشود و دو سر خروجی با اعداد 14NO
- دو سر ورودی کنتاکت بسته 21NC مشخص میشود و دو سر خروجی با اعداد 22NC
اطلاعات بیشتر در این زمینه را می توانید در مقاله پلاک خوانی کنتاکتور ببینید.
مکانیزم کنترل جرقه
مکانیزم کنترل جرقه وظیفه کنترل جرقه های تولید شده در هنگام تغییر وضعیت کنتاکت ها را برعهده دارد. عملکرد صحیح این بخش تاثیر مهمی در طول عمر و پایداری عملکرد کنتاکتور دارد. یکی از موارد تفاوت کنتاکتور و رله در همین بخش مکانیزم کنترل جرقه است. در رله ها به دلیل پایین بودن رنج جریان نیازی به آن نداریم.
جزئیات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد کنتاکتور را در مقاله کنتاکتور چیست و چه کاربردهای دارد ببینید.
رله چیست؟
رله از نگاه کلی یک نوع کلید الکتریکی- مغناطیسی با عملکرد سریع و اتوماتیک است. رله در کنترل، ایمنی و حفاظت مدار کاربرد دارد. استفاده از رله به نسبت کنتاکتور قدمت بیشتری دارد. اولین رله در سال 1809 میلادی ساخته شد. اساس کار رله و کنتاکتور تقریبا مشابه است. با تغذیه سیم پیچ مسی که به دور هسته آهنی پیچیده شده است وضعیت تیغه ها تغییر می کند.
تفاوت کنتاکتور و رله
در بخش های قبل به بررسی ساختار کنتاکتور و رله پرداخته شد. این دو کلید الکتریکی در عملکرد و برخی کاربردها با هم شباهت دارند. اما در کنار این شباهت ها، تفاوت های زیادی بین این دو کلید الکترومغناطیسی وجود دارد. در ادامه به بررسی عمیق این تفاوت ها خواهیم پرداخت.
تفاوت در ساختار
در ساختار کنتاکتور و رله اجزای مشترکی وجود دارد اما عملکرد این اجزا با یکدیگر متفاوت است. رله الکترومغناطیسی مشابه کنتاکتور از یک سیم پیچ، چند تیغه و یک قاب تشکیل شده است.
همانطور که در تصویر زیر مشخص است سیم پیچ رله به دور یک هسته آهنی پیچیده شده است. با تغذیه سیم پیچ و ایجاد آهن ربای مغناطیسی، عامل محرک (ARMATURE) تغییر وضعیت می دهد. در بخش سر آرماتور یک تکه آهنی قرار دارد که جذب آهن ربای الکتریکی می شود. در این شرایط نیروی الکترومغناطیسی، نیروی جاذبه مورد نیاز برای جابجا کردن تیغه مشترک و تغییر وضعیت کنتاکت های رله را تامین می کند.
ابعاد و اندازه
ابعاد و اندازه رله و کنتاکتور مشخصا با هم متفاوت است. رله طراحی ظریف و کوچکی دارد اما کنتاکتور ها از اندازه های کوچک تا ابعاد بزرگ(ارتفاع یک متر) طراحی میشوند. در حالت کلی کنتاکتور ابعاد بزرگتری از رله دارد. بهتر است پیش از خرید قطعه ملاحظات نصب و فضایی را که در اختیار داریم بررسی نماییم.
تفاوت کنتاکتور و رله در سیم پیچ یا بوبین
تغذیه سیم پیچ رله مشابه کنتاکتور می تواند AC و یا DC باشد اما سیم پیچ رله طراحی ظریف تری دارد. همانطور که گفتیم قدرت سیم پیچ به تعداد دور سیم پیچ، طول سیم و قطر آن بستگی دارد. از آنجایی که در رله تیغه ها جریان کمتری را عبور می دهند، ظریف تر بوده و برای جابجایی آن ها به انرژی کمتری نیاز است. به همین دلیل سیم پیچ رله عموما ظریف تر و با تعداد دور کمتر پیچیده میشود.
این تفاوت ساختاری سبب تفاوت هایی در عملکرد سیم پیچ ها نیز می شود. عموما نوسانات جریان بر روی سیم پیچ رله آثار مخرب بیشتری دارد. سیمپیچ کنتاکتور غالبا قابل تعمیر و تعویض است. اما سیم پیچ رله به دلیل ظرافت در طراحی و محاسباتی که دارد پس از خراب شدن قابل تعمیر نیست. متاسفانه در مواردی که بوبین رله به صورت دستی سیم پیچی میشود ، محاسبات مربوط به سرعت عکس العمل و ایمنی به درستی در نظر گرفته نمیشود. اینکار میتواند خطرات زیادی برای ایمنی مدار داشته باشد.
تفاوت در تیغه ها
از جمله موارد دیگر تفاوت کنتاکتور و رله می توان به تفاوت تیغه ها اشاره کرد. برخلاف کنتاکتورها که به تیغه های قدرت و کمکی مجهز هستند، رله ها تنها یک نوع تیغه دارند. رله ها با تحریک بوبین توسط یک جریان کم، جریان های بیشتری را قطع و وصل می کنند، اما این جریان در رنج جریان ضعیف و متوسط قرار دارد.
تفاوت دیگری که در تیغه کنتاکتور و رله مشهود است، وضعیت اولیه تیغه هاست. تیغه کنتاکتور در وضعیت باز (NO) قرار دارد و با تحریک بوبین به وضعیت بسته می رود. اما رله ها عموما چند تیغه با وضعیت های مختلف NO و NC دارند. از هر کدام از این تیغه ها می توان در کاربردهای مختلف مدار استفاده کرد.
جنس تیغه رله در کاربردهای عمومی از مس و در کاربردهای خاص از مواد با هدایت بیشتر مانند نقره یا طلا ساخته میشوند. اما در کنتاکتورها بسته به نوع کاربرد و جریان عبوری از تیغه، از آلیاژهای مختلفی برای ساخت تیغه استفاده می شود.
جزئیات بیشتر در این زمینه را در مقاله تیغه کنتاکتور و راه های افزایش طول عمر آن ببینید.
هسته آهنی سیم پیچ
هسته آهنی مورد استفاده در کنتاکتور و رله با هم متفاوت است. هسته کنتاکتور بزرگ تر و ضخیم تر است. بخش ثابت هسته آهنی در کنتاکتور اغلب به صورت حرف E ساخته می شود اما در رله هسته آهنی عموما به شکل حرف I است.
تفاوت کنتاکتور و رله در قاب و روکش
قاب محافظ رله، عایق است و از آن در برابر عوامل محیطی و خطرات الکتریکی محافظت میکند. جنس قاب رله در مقایسه با کنتاکتور از استحکام کمتری برخوردار است. درجه عایق بودن قاب در رله پایین تر از کنتاکتور است و دلیل ان کوچکتر بودن ولتاژ و جریان عبوری از رله ها است.
ظرفیت بار کنتاکتور بیشتر است یا رله ؟
مهمترین تفاوت کنتاکتور و رله در ظرفیت بار آن ها است. کنتاکتورها برای کنترل جریان های بزرگ (عموما رنج 9 تا 800 آمپر) را قطع و وصل می کنند. کنتاکتورها در مدار 3 فاز و تکفاز استفاده می شوند. اما رله ها برای قطع و وصل جریان های کم تا متوسط مناسب هستند. رنج جریان رله‌ها اغلب کمتر از 60 آمپر است و در مدار تک فاز استفاده می شوند.
تفاوت کنتاکتور و رله در کلید زنی
شرایط کلید زنی یکی دیگر از مواردی است که در بحث بررسی تفاوت کنتاکتور و رله مطرح میشود. در کلید زنی، سه فاکتور باید درنظر گرفته شود. اول مقدار جریانی که تیغه ها از خود عبور میدهند. دوم تعداد دفعاتی که کلید زنی انجام می شود و سوم اینکه آیا در فرآیند کلید زنی نیاز به مکانیزمی برای کنترل جرقه هست یا خیر.
در اغلب کنتاکتور ها مکانیزم کنترل جرقه تعبیه میشود. کاربرد کنتاکتور به نحوی است که نرخ کلید زنی عموما در آن کمتر از رله است. رله ها رنج جریان پایین تر و در نتیجه مکانیسم سوئیچینگ کوچک تری دارند و به طور کلی به جرقه گیر نیازی ندارند.
سرعت کلید زنی به مدت زمانی که بوبین تحریک می شود تا لحظه ای که تیغه ها تغییر وضعیت داده اند گفته میشود. سرعت کلید زنی در رله ها بسیار بالاتر است. این سرعت در کنتاکتور بین 20 تا 250 میلی ثانیه و در رله ها بین 3 تا 100 میلی ثانیه است.
چه نویز هایی توسط کنتاکتور و یا رله ایجاد میشود؟
کنتاکتورها و رله ها به عنوان کلیدهای الکترومکانیکی در حین کار نویز تولید می کنند. این نویز را می توان به انواع زیر طبقه بندی کرد:
- نویز صوتی: کنتاکتور ها در زمان کلید زنی نویز صوتی ایجاد میکنند. این صدا استفاده از کنتاکتور در محیط مسکونی را محدود میکند.
- نویز الکترومغناطیسی: باز و بسته شدن تیغهها قوس الکتریکی ایجاد نی کند که منجر به تابش الکترومغناطیسی و ایجاد نویز خواهد شد. این تابش می تواند بر عملکرد دستگاه های الکترونیکی مجاور و عملکرد ایمن دستگاه تاثیر بگذارد.
رله ها به طور کلی نویز کمتری نسبت به کنتاکتور تولید میکنند.
طول عمر و دوام
تفاوت کنتاکتور و رله به لحاظ دوام و طول عمر یکی دیگر از مواردی است که بر اساس آن مقایسه میشوند. عوامل محیطی و خطاهای انسانی بر طول عمر کنتاکتور و رله تاثیر زیادی دارد. از جمله می توان به مواردی همچون نصب نادرست، شل بودن پیچ های ترمینال، نوسان تغذیه بوبین، ورود گرد و غبار یا آب و … اشاره کرد.
اما با تمام این اوصاف در حالت کلی کنتاکتور از قطعات با استحکام بیشتری ساخته شده و دوام بیشتری دارد. اگر فرض کنیم در شرایطی قرار داریم که تمام شاخص های مقایسه ای را پشت سر گذاشته ایم و تنها انتخاب ما وابسته به طول عمر و دوام این دو تجهیز است، باید گفت کنتاکتور انتخاب بهتری است.
جمع بندی
کنتاکتور و رله دو کلید الکترومغناطیسی هستند که به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به تفاوت هایی که در ساختار و طراحی این کلیدها وجود دارد، کاربرد آن ها متفاوت است. کنتاکتور در مدارات قدرت با رنج جریان بالا مورد استفاده قرار میگیرد و رله در جریان های کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرد. طراحی رله به نسبت کنتاکتور ظریف تر است و حساسیت بالاتری دارد. رله ها درموارد ایمنی، حفاظت و کنترل بیشترین کاربرد را دارند. برای خرید انواع کنتاکتور و رله به فروشگاه پناپ کالا مراجعه کنید.