کنتاکتور خازنی چیست؟تفاوت کنتاکتور خازنی با کنتاکتور معمولی

کنتاکتورها تجهیزاتی الکترومغناطیسی هستند که برای قطع و وصل جریان الکتریکی در مدارهای گوناگون به کار می‌روند. این تجهیزات در انواع مختلف طراحی شده‌ و هر کدام برای کاربرد خاصی مناسب‌اند. یکی از آن‌ها کنتاکتور خازنی است که ویژه کنترل بارهای خازنی مانند بانک‌های خازنی و لامپ‌های خازنی تولید شده است. در این مقاله به معرفی کنتاکتور خازنی و بررسی تفاوت‌های اصلی بین کنتاکتور خازنی و کنتاکتور معمولی می‌پردازیم.

کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور معمولی به منظور قطع و وصل بارهای اهمی و القایی نظیر موتورها، لامپ‌های رشته‌ای و المنت‌های گرمایشی طراحی شده است. این نوع از کنتاکتورها به ویژه برای جریان‌های پایین و متوسط مناسب بوده و به طور معمول در کاربردهای خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، آن‌ها قادر به تحمل جریان‌های بالای ناشی از راه‌اندازی خازن‌ها نبوده که این محدودیت می‌تواند موجب آسیب به دستگاه‌ها و کاهش عمر مفید آن‌ها شود. در نتیجه، در زمان وجود بارهای خازنی در مدار، استفاده از کنتاکتور خازنی به جای کنتاکتور معمولی توصیه می‌شود تا از مشکلات مرتبط با جریان‌های ناگهانی جلوگیری شود.

کنتاکتور خازنی چیست؟

کنتاکتور خازنی (Capacitive Contactor) که با نام‌های دیگری مانند Capacitive Duty Contactor،Power Contactor  و  Capacitive Switching Contactor نیز شناخته می‌شوند؛ یک نوع کلید الکترومغناطیسی است که به‌طور خاص برای قطع و وصل خازن‌های قدرت طراحی شده و در تجهیزاتی که برای جبران ضریب توان راکتیو استفاده می‌شوند، مانند تابلو برق بانک خازنی کاربرد دارد. این کنتاکتورها به طور معمول در شبکه‌های الکتریکی AC با فرکانس 50 هرتز و ولتاژ کاری نامی تا 380 ولت، برای بارهای خازنی تا 90 کیلووار عمل می‌کنند.

در صنعت، بارهای سلفی مانند موتورها می‌توانند باعث کاهش ضریب توان سیستم شوند و این موضوع ممکن است منجر به اخطار از سوی شرکت‌های توزیع برق شود. برای اصلاح ضریب توان و جلوگیری از مشکلات ناشی از این موضوع، استفاده از تابلو برق بانک‌ خازنی امری ضروری به‌شمار می‌رود.

خازن‌ها به‌عنوان اجزای اصلاح کننده ضریب توان در زمان راه‌اندازی با جریان‌های بالایی روبه‌رو هستند. این جریان‌های هجومی، در صورت عدم مدیریت صحیح، خطر آسیب به مدارها و خازن‌ها را به همراه دارند به همین دلیل کنتاکتور خازنی به‌عنوان راهکاری هوشمندانه طراحی شده است تا به‌طور خاص در راه‌اندازی خازن‌های قدرت عمل کند و از بروز مشکلات احتمالی جلوگیری کرده و  مدیریت دقیق جریان‌ها و حفاظت از سیستم‌های الکتریکی را به‌راحتی امکان‌پذیر کند.

اجزای کنتاکتور خازنی

قبل از معرفی اجزایی کنتاکتور خازنی به طور خلاصه می‌توان گفت که ساختار آن شامل یک کنتاکتور اصلی، یک کنتاکت کمکی طراحی شده مخصوص و شش قطعه سیم با مقاومت بالاتر از سیم‌های معمولی است. طراحی مکانیکی این کنتاکتورها به‌گونه‌ای است که کنتاکت کمکی و کنتاکتور اصلی به صورت فیزیکی اتصال داشته و از لحاظ الکتریکی نیز به‌صورت موازی به یکدیگر وصل شده‌اند. بطور کلی کنتاکتور خازنی شامل اجزای زیر است:

• بوبین
• بدنه
• کنتاکت‌های اصلی
• سیم‌های مقاومت دار
• واحد سوئیچینگ خازنی یا کنتاکت کمکی

در ادامه اجزای کنتاکتور خازنی را که هر یک نقش مهمی در عملکرد آن ایفا می‌کند شرح میدهیم:

بوبین‌ کنتاکتور خازنی

هنگام اتصال کنتاکتور به منبع تغذیه، بوبین‌ها یک میدان مغناطیسی ایجاد کرده که هسته متحرک را به هسته ثابت جذب می‌کند سپس تیغه‌های کنتاکتور بسته شده و بدین ترتیب، خازن‌ها به مدار متصل می‌شوند.

بدنه کنتاکتور خازنی

بدنه کنتاکتور به عنوان نگهدارنده بوبین و هسته و هم‌چنین نصب کنتاکتور بر روی ریل‌های نگهدارنده استفاده می‌شود. جنس بدنه کنتاکتور خازنی از مواد عایق و مقاوم در برابر رطوبت و حرارت است. بدنه کنتاکتور باید از نظر مکانیکی مقاوم باشد تا بتواند وزن و فشار اجزای داخل کنتاکتور را تحمل کند.

کنتاکت‌های اصلی کنتاکتور خازنی

این کنتاکت‌ها مسیر عبور جریان الکتریکی به خازن‌ها را فراهم کرده و نقشی کلیدی در عملکرد کلی کنتاکتور دارند.کنتاکت‌های اصلی قابلیت تحمل عبور جریان را دارند .

سیم‌های مقاومت‌دار کنتاکتور خازنی

این سیم‌ها به‌عنوان محدودکننده‌های جریان در پیک اولیه عمل کرده و عملکردی شبیه به سلف‌ها دارند. سیم‌های مقاومت‌دار به صورت دوتایی در بالای کنتاکت‌های کمکی قرار گرفته و به آن‌ها متصل می‌شوند. میزان مقاومت این سیم‌ها با توجه به ظرفیت خازن و ولتاژ مدار متفاوت است. به طور کلی، مقاومت این سیم ها باید به اندازه‌ای باشد که جریان هجومی اولیه را به حد قابل قبولی کاهش دهد، از طرفی نباید آنقدر زیاد باشد که باعث افت ولتاژ زیادی شود.

واحد سوئیچینگ خازنی یا کنتاکت کمکی

کنتاکت‌های کمکی به‌صورت موازی با کنتاکت‌های اصلی کنتاکتور خازنی قرار داشته و به‌طور موقت جهت جلوگیری از جریان هجومی و بهینه سازی عملکرد مدار، زودتر از کنتاکت‌های اصلی فعال می‌شود. کنتاکت‌های کمکی وظیفه وارد مدار کردن مقاومت محدود کننده را بر عهده دارد و هنگامی که کنتاکت‌های اصلی وصل می‌شوند این کنتاکت‌ها باز می‌شوند.

مزایای کنتاکتور خازنی

مزایای کنتاکتور خازنی بسیار متنوع است که این امر به خاطر ویژگی های خاص آن می باشد، برخی از مزایای کنتاکتور خازنی عبارتند از:

• دمپ کردن جریان هجومی: این کنتاکتورها قادرند جریان هجومی اولیه خازن‌ها را کاهش داده و از آسیب‌دیدن آن‌ها جلوگیری کنند.
• محافظت از خازن و افزایش عمر مفید آن: کنتاکتور خازنی با کاهش جریان هجومی، از خازن در برابر آسیب‌های ناشی از جریان زیاد محافظت می‌کند این امر موجب می‌شود تا عمر خازن‌ها افزایش یابد.
• سوئیچینگ نرم: کنتاکتورهای خازنی، سوئیچینگ نرمی را برای خازن‌ها فراهم کرده و شوک‌های الکتریکی را کاهش می‌دهند.
• قابلیت اطمینان بالا: کنتاکتورها در شرایط گوناگون، عملکرد پایداری از خود نشان می‌دهند.
• کاهش تلفات اهمی: کاهش جریان هجومی موجب کاهش تلفات اهمی و بهبود بازده سیستم می‌شود.
• جلوگیری از توقف ناگهانی: کنتاکتور خازنی به عملکرد پایدار سیستم‌ها کمک کرده و از توقف‌های ناگهانی جلوگیری می‌کند.
• مقاومت در برابر جریان هجومی: این جریان هجومی می‌تواند در زمان وصل خازن تا چند برابر جریان نامی خازن برسد. این مدل کنتاکتور به کمک کنتاکت های کمکی، مقاومت محدود کننده جریان را وارد مدار می‌کند.
• کاهش جرقه و قوس الکتریکی: کنتاکتور خازنی با مکانیزم‌های خاص خود، میزان جرقه و قوس الکتریکی زمان قطع و وصل مدار را کاهش می‌دهد و موجب افزایش طول عمر کنتاکتور و محافظت از سایر تجهیزات سیستم می‌شود.
• طول عمر بالاتر: با توجه به طراحی خاص و مواد به‌کار رفته، طول عمر کنتاکتور خازنی نسبت به کنتاکتور معمولی بالاتر است.
• محافظت از سایز اجزای مدار: کنتاکتورها قادر به حفاظت در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه، برای جلوگیری از آسیب به مدار الکتریکی می‌باشند. کنتاکتور خازنی از با کاهش جریان هجومی از سایر تجهیزات مدار مانند فیوز و رله‌ها محافظت می‌کند.

کاربردهای کنتاکتور خازنی

کنتاکتورهای خازنی در حوزه‌های گوناگون صنعت، کاربردهای متنوعی دارند که به برخی از کاربرد کنتاکتور خازنی اشاره می‌شود:

• بهبود فاکتور ضریب توان: کنتاکتورهای خازنی ابزاری موثر برای بهینه‌سازی فاکتور ضریب قدرت در سیستم‌های برقی هستند.
• کاهش هزینه‌های انرژی: بهبود فاکتور ضریب قدرت منجر به کاهش هزینه‌های انرژی مصرفی می‌شود. با توجه به افزایش هزینه برق مصرفی استفاده از خازن‌ها و تابلوهای بانک خازنی در صنایع برای اصلاح ضریب توان ( ضریب قدرت) رو به افزایش است.
• کاهش تنش‌های برقی: کنتاکتورهای خازنی به کاهش تنش‌های برقی در شبکه‌های الکتریکی کمک می‌کنند.
• کاهش هارمونیک‌ها: این کنتاکتورها می‌توانند در کاهش هارمونیک‌های موجود در سیستم‌های برقی موثر باشند.
• بهبود کارایی موتورها: با به‌کارگیری کنتاکتورهای خازنی، عملکرد و کارایی موتورها به گونه قابل توجهی افزایش پیدا می‌کند.

نحوه عملکرد کنتاکتور خازنی

کنتاکتور خازنی را می‌توان در دو وضعیت فعال (برقدار) و غیرفعال (بی‌برق) مورد بررسی قرار داد:

کنتاکتور خازنی در وضعیت برقدار

با اعمال ولتاژ به بوبین، کنتاکت‌های سوئیچینگ خازنی پیش از کنتاکت‌های اصلی بسته شده و خازن‌ها را به مدار متصل می‌کنند. سپس جریانی قوی ابتدا از طریق سیم‌های مقاومت‌دار متصل به کنتاکت‌های کمکی عبور کرده و در خازن‌ها ادامه می‌یابد. سیم‌ها با خاصیت القایی خود از افزایش ناگهانی جریان جلوگیری کرده و جریان اولیه را محدود می‌سازند. پس از این مرحله، کنتاکت‌های اصلی بسته شده و جریان اصلی از آن‌ها عبور می‌کند. در این حالت، کنتاکت‌های کمکی به طور خودکار باز شده و از مدار خارج می‌گردند.

کنتاکتور خازنی در وضعیت بی‌برق

در صورتی که بوبین تحریک نشود، کنتاکت‌ها در حالت باز باقی مانده و هیچ جریانی از خازن‌ها عبور نمی‌کند. در این وضعیت، کنتاکتور آماده انجام یک سیکل جدید است. کنتاکت‌ها به صورت پیش‌فرض در حالت باز بوده و عملکرد آن‌ها می‌تواند با تست بازر مشخص شود. در صورت تحریک بوبین، کنتاکت‌ها بسته شده و پس از قطع برق، دوباره به وضعیت اولیه خود باز می‌گردند.

ویژگی‌های کنتاکتور خازنی

ویژگی‌های زیر، کنتاکتورهای خازنی را به ابزاری کارآمد برای مدیریت بارهای خازنی در سیستم‌های الکتریکی تبدیل می‌کند:

• محدوده ولتاژ ورودی:400 – 690 ولت
• محدوده ظرفیت: 12/5 – 100 کیلووار
• کنترل مؤثر جریان‌های هجومی
• بهبود کیفیت برق در سیستم‌های الکتریکی
• افزایش عمر مفید بیش‌تر کنتاکت‌های اصلی
• سوئیچینگ نرم خازن
• افزایش عمر مفید بانک خازنی
• کاهش تلفات اهمی (بهینه‌سازی جریان)
• مقاومت‌های ضد ضربه و محافظت شده (ایمنی در برابر خطرات محیطی)
• دسترسی آسان برای اتصال کابل (طراحی کاربردی)

عملکرد کنتاکتور خازنی در تابلو برق بانک خازنی

تابلو برق بانک خازنی یکی از انواع تابلو برق صنعتی است که برای بهبود ضریب توان و کیفیت برق در تاسیسات صنعتی و تجاری طراحی شده است. این تابلو شامل خازن‌ها، کنتاکتورها، رگولاتورها و تجهیزات کنترلی است، که کنتاکتور خازنی وظیفه قطع و وصل خازن‌ها را به عهده دارد.

کنتاکتور خازنی به عنوان تجهیزی کلیدی در ساخت تابلو برق بانک‌ خازنی، وظیفه تنظیم و کنترل توان راکتیو را بر عهده دارد. این کنتاکتورها با دریافت سیگنال‌های کنترلی از رگولاتور، به‌طور اتوماتیک خازن‌ها را قطع یا وصل می‌کند که موجب به بالا بردن کارایی سیستم و افزایش پایداری ولتاژ در مدار می شود. این مراحل در زیر به اختصار بیان می‌شود:

1. دریافت فرمان از رگولاتور: رگولاتور خازنی با اندازه‌گیری توان راکتیو سیستم، فرمان‌های کنترلی لازم را به کنتاکتور خازنی ارسال می‌کند.
2. وصل خازن: این کنتاکتورها با دریافت فرمان، کنتاکت‌های خود را بسته و خازن‌های مرتبط را به مدار قدرت متصل می‌کند.

3. قطع خازن: رگولاتور در صورت نیاز، فرمان قطع خازن را ارسال کرده و کنتاکتور خازنی نیز با باز کردن کنتاکت‌های خود، خازن را از مدار جدا می‌کند.

نحوه انتخاب کنتاکتور خازنی

انتخاب کنتاکتور خازنی مناسب برای کاربردهای مربوط به اصلاح ضریب توان و بهینه‌سازی کیفیت برق در سیستم‌های صنعتی و تجاری، نیازمند ارزیابی دقیق متغیرهای عملکردی و ویژگی‌های فنی است. عواملی چون ولتاژ نامی، جریان نامی، عمر مکانیکی و الکتریکی و مشخصه‌های حفاظتی می‌بایست به‌طور جامع مورد بررسی قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که کنتاکتور انتخاب‌شده قادر به پاسخگویی به نیازهای توان راکتیو و جلوگیری از بروز نقص در سیستم الکتریکی خواهد بود.

جهت انتخاب کنتاکتور خازنی لازم است که در ابتدا میزان جریان خازنی که قرار است توسط آن وارد مدار شود را محاسبه کنیم فرمول محاسبه جریان خازن به شرح زیر است:

I = (kVAR * 1000) / (√3 * V)

که در آن:

• I: جریان نامی خازن بر حسب آمپر
• KVAR : ظرفیت خازن
• V: ولتاژ سیستم بر حسب ولت (سازگاری ولتاژ نامی خازن با ولتاژ سیستم)

در انتخاب این کنتاکتورها بهتر است به نکات زیر توجه کنید:

• جریان نامی کنتاکتور خازنی حداقل ۱.۵ برابر جریان نامی خازن (به جهت تحمل جریان هجومی لحظه‌ای در هنگام اتصال خازن به مدار) باشد.
• کنتاکتورهای خازنی در دو نوع AC-6a و AC-6b تولید شده‌اند که حتما برای قطع و وصل بار از نوع خازنی باید مدل AC-6b را انتخاب نمایید.
• در نظر گرفتن شرایط محیطی محل نصب کنتاکتور (استفاده از کنتاکتور مناسب در محیط‌های گرم و مرطوب)
• خریداری خازن مورد نیاز را از برندهای معتبر و با کیفیت
• در نظر گرفتن قیمت کنتاکتور مورد نیاز با توجه به بودجه موجود

برندهای سازنده کنتاکتورهای خازنی

در انتخاب کنتاکتورهای خازنی، توجه به برندهای معتبر سازنده از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا کیفیت و قابلیت اعتماد به این تجهیزات تأثیر بسیاری بر عملکرد و پایداری سیستم‌های الکتریکی دارد. برندهای زیر با رعایت استانداردهای جهانی به‌عنوان پیشگامان این صنعت، با ارائه کنتاکتورهای خازنی با ویژگی‌های عملکردی و حفاظتی منحصر به فرد، توانسته‌اند مقبولیت و اعتماد بالایی در بازار پیدا کنند:

• برند SIEMENS
• برند SCHNEIDER
• برند LS
• برند PKC
• برند LIFASA
• برند HYUNDAI
• برند LOVATO
• برند پارس فانال

تفاوت کنتاکتور خازنی و کنتاکتور معمولی

پس از بررسی این موضوع، می‌توان تفاوت‌های کلی میان کنتاکتور خازنی و کنتاکتور معمولی را به شرح زیر مشخص و بیان کرد:

1. کاربرد:
   • کنتاکتور معمولی کاربرد فراوانی در کنترل موتورهای الکتریکی و بارهای صنعتی مانند تجهیزات کارخانه، بخاری‌های الکتریکی و لوازم خانگی دارد.
   • کنتاکتور خازنی  به‌منظور قطع و وصل خازن‌های قدرت شنت در ولتاژ پایین طراحی شده و کاربرد فراوانی در سیستم‌های جبران‌سازی ضریب توان راکتیو دارد.
2. ساختار فیزیکی
   • مهمترین اجزای کنتاکتور معمولی شامل محفظه، سیم‌پیچ یا بویین، کویل، هسته مغناطیسی، فنر و کنتاکت‌ها است.
   • در خصوص اجزا و ساختار کنتاکتور خازنی می توان گفت که کنتاکتور خازنی از کنتاکتور معمولی به همراه واحد سوئیچینگ خازنی و سیم های مقاومت دار تشکیل شده است.
3. نحوه عملکرد
   • در کنتاکتور معمولی، با برق‌دار شدن سیم‌پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث جابه‌جایی هسته آهنی متحرک و بسته شدن کنتاکت‌ها می‌شود و با قطع برق، نیروی فنر سبب باز شدن کنتاکت‌ها می‌شود که به شرح زیر است:

با فعال شدن سه کنتاکت متحرک، کنتاکت اصلی بسته و کنتاکت کمکی NC باز و NO بسته شده که موجب اتصال به منبع تغذیه می‌شود. پس از قطع برق، نیروی فنر، هسته آهنی متحرک را جدا کرده و کنتاکت‌ها به حالت اولیه خود برمی‌گردند یعنی کنتاکت اصلی باز و کنتاکت‌های کمکی به وضعیت NC بسته و NO باز برمی‌گردند که منجر به قطع برق در مدار می‌شود.

1. • در کنتاکتور خازنی، هنگام برق‌دار شدن خازن، به طور آنی جریان شارژ بزرگی ایجاد می‌شود که می‌تواند منجر به اضافه بار و سوختن فیوز گردد. برای جلوگیری از این مشکل، کنتاکتور خازنی به‌گونه‌ای طراحی شده که خازن را از طریق مقاومت محدودکننده شارژ کرده و سپس با استفاده از مدار تأخیر زمانی، مدار را وصل می‌کند. این فرآیند به کاهش اثر جریان زیاد کمک کرده و از آسیب به فیوز جلوگیری می‌کند.

در ادامه تفاوت کنتاکتور معمولی و خازنی ذکر شده در بالا را در قالب جدول نمایش می دهیم.

ویژگی	کنتاکتور معمولی	کنتاکتور خازنی
کاربرد	کنترل موتورهای الکتریکی و بارهای صنعتی مانند تجهیزات کارخانه، بخاری‌های الکتریکی و لوازم خانگی	قطع و وصل خازن‌های قدرت شنت در ولتاژ پایین و سیستم‌های جبران‌سازی ضریب توان راکتیو
ساختار فیزیکی	شامل محفظه، سیم‌پیچ یا بویین، کویل، هسته مغناطیسی، فنر و کنتاکت‌ها	از کنتاکتور معمولی به همراه واحد سوئیچینگ خازنی و سیم های مقاومت دار تشکیل شده است
نحوه عملکرد	با برق‌دار شدن سیم‌پیچ، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث جابه‌جایی هسته آهنی متحرک و بسته شدن کنتاکت‌ها می‌شود و با قطع برق، نیروی فنر سبب باز شدن کنتاکت‌ها می‌شود	هنگام برق‌دار شدن خازن، کنتاکتور خازنی به‌گونه‌ای طراحی شده که خازن را از طریق مقاومت محدودکننده شارژ کرده و سپس با استفاده از مدار تأخیر زمانی، مدار را وصل می‌کند

سخن پایانی کنتاکتور خازنی چیست

در این مقاله بر ساختار، عملکرد و کاربردهای ویژه دو نوع کنتاکتور خازنی و معمولی تأکید شده است. کنتاکتور خازنی، با طراحی خاص خود برای مدیریت و کنترل خازن‌های قدرت در سیستم‌های راکتیو، به رفع مشکلات سیستم و جلوگیری از اضافه بار در زمان قطع و وصل خازن‌ها کمک می‌کند، در حالی که کنتاکتور معمولی بیش‌تر به‌منظور کنترل بارهای القایی مانند موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شرکت نیکسا مجری پروژه‌های برق و سازنده تابلو برق آماده ساخت انواع تابلو برق طرح ریتال و کشویی سیواکن متناسب با نیاز پروژه شماست جهت دریافت لیست قیمت تابلو برق صنعتی با ما تماس بگیرید.