Επαφείς εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος: Κατανοώντας τους τύπους και τις λειτουργίες τους

Εισαγωγή

Ορισμός του επαφέα

Ο ηλεκτρικός επαφέας είναι μια ηλεκτρομηχανική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ροής του ηλεκτρικού ρεύματος σε κυκλώματα υψηλής ισχύος. Λειτουργεί ως διακόπτης που μπορεί να ανοίξει ή να κλείσει συνδέσεις σε ένα κύκλωμα, επιτρέποντας τον τηλεχειρισμό ηλεκτρικών συσκευών όπως κινητήρες, συστήματα φωτισμού και εξοπλισμό θέρμανσης.

Βασικά στοιχεία ενός επαφέα

1. Ηλεκτρομαγνητικό πηνίο: Αυτό είναι το εξάρτημα του πυρήνα που παράγει μαγνητικό πεδίο όταν ενεργοποιείται. Αυτό το μαγνητικό πεδίο έλκει έναν κινητό οπλισμό, ο οποίος με τη σειρά του ανοίγει ή κλείνει τις επαφές εντός του επαφέα.
2. Επαφές: Πρόκειται για αγώγιμα στοιχεία που με φυσικό τρόπο δημιουργούν ή διακόπτουν την ηλεκτρική σύνδεση. Οι επαφείς έχουν συνήθως δύο τύπους επαφών:
   • Επαφές κύριας τροφοδοσίας: Υπεύθυνος για τη μεταφορά του ισχυρού ρεύματος στο φορτίο.
   • Βοηθητικές επαφές: Χρησιμοποιείται για σκοπούς ελέγχου και σηματοδότησης, συχνά σε διασύνδεση με άλλες συσκευές.
3. Περίβλημα: Ο επαφέας στεγάζεται σε ένα περίβλημα που προστατεύει τα εσωτερικά του εξαρτήματα από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η σκόνη και η υγρασία και εξασφαλίζει την ασφάλεια αποτρέποντας την τυχαία επαφή με ηλεκτροφόρα μέρη.
4. Μηχανισμός καταστολής τόξου: Για την αποφυγή δημιουργίας τόξου κατά το άνοιγμα ή το κλείσιμο των επαφών, οι επαφέα συχνά περιλαμβάνουν μηχανισμούς όπως αγωγούς τόξου που έχουν σχεδιαστεί για να σβήνουν γρήγορα τα τόξα.

Υπάρχουν 6 ακροδέκτες τροφοδοσίας και 2 ακροδέκτες πηνίου (A1 & A2) για τριφασική τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος. Από τους 6 ακροδέκτες, οι 3 ακροδέκτες L1, L2 και L3 συνδέονται ως είσοδος με την κύρια τροφοδοσία ρεύματος που προέρχεται γενικά από το MCB και άλλοι 3 ακροδέκτες T1, T2 και T3 ως έξοδος με τον κινητήρα, το ORL, το χρονοδιακόπτη και ένα άλλο κύκλωμα ελέγχου.

Πρόσθετη πρόβλεψη για το βοηθητικό μπλοκ παρέχεται με "NO" και "NC" ανάλογα με την εφαρμογή του οργάνου, όπως φαίνεται στο διάγραμμα ακροδεκτών επαφέα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Πίστωση σε https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Αρχή λειτουργίας

Όπως φαίνεται στο διάγραμμα, ένα ρεύμα που παρέχεται με τη μορφή εναλλασσόμενου ή συνεχούς ρεύματος στον ακροδέκτη A1 του πηνίου ενεργοποιεί το πηνίο δημιουργώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο για να φέρει σε επαφή το κινούμενο τμήμα του πηνίου με το σταθερό τμήμα. Τώρα, το ρεύμα αρχίζει να ρέει από τον ακροδέκτη εισόδου "R Y B" του επαφέα στην έξοδο του επαφέα και λειτουργεί ως διακόπτης. Ενώ ένας άλλος ακροδέκτης του πηνίου Α2 συνδέεται με τον ουδέτερο για να ολοκληρωθεί το κύκλωμα.

Όταν διακόπτεται η τροφοδοσία του επαφέα, το κινητό πηνίο του επαφέα επιστρέφει στην αρχική του θέση λόγω της δύναμης του ελατηρίου που ασκείται από το ελατήριο επιστροφής. Αυτή τη στιγμή, δεν θα υπάρχει ροή ρεύματος από την είσοδο στην έξοδο του επαφέα και θα λειτουργεί ως απενεργοποίηση.

Ακολουθεί το διάγραμμα καλωδίων ελέγχου για το DOL.

Τύποι επαφέων

• Επαφέαρ AC: Σχεδιασμένο για εφαρμογές εναλλασσόμενου ρεύματος, που συναντώνται συνήθως σε βιομηχανικά μηχανήματα και συστήματα φωτισμού.
• Επαφέαρ DC: Ειδικά κατασκευασμένο για εφαρμογές συνεχούς ρεύματος, όπως ηλεκτρικά οχήματα και συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Διαφορά μεταξύ επαφέων AC και DC

Οι διαφορές μεταξύ Επαφέα εναλλασσόμενου ρεύματος και Επαφέα συνεχούς ρεύματος είναι σημαντικές, κυρίως λόγω του σχεδιασμού και των λειτουργικών χαρακτηριστικών τους. Ακολουθεί μια λεπτομερής σύγκριση:

Βασικές διαφορές

Χαρακτηριστικό γνώρισμα	Συναλλάκτης εναλλασσόμενου ρεύματος	Επαφέας DC
Σχεδιασμός πηνίου	Λεπτό και μακρύ πηνίο, κατασκευασμένο από χαλκό.	Κοντό και χοντρό πηνίο, συχνά κατασκευασμένο από χυτοσίδηρο ή στερεό υλικό.
Υλικό πυρήνα	Κατασκευασμένο από φύλλα χάλυβα πυριτίου με απανωτές στρώσεις για τη μείωση των δινορευμάτων.	Κατασκευασμένο από συμπαγή μαλακό σίδηρο ή χυτοχάλυβα, δεν απαιτείται πλαστικοποίηση.
Ηλεκτρική αντίσταση	Χαμηλότερη αντίσταση, παράγει περισσότερη θερμότητα.	Υψηλότερη αντίσταση, παράγει λιγότερη θερμότητα.
Καταστολή τόξου	Χρησιμοποιεί συσκευές κατάσβεσης τόξου πλέγματος.	Χρησιμοποιεί συσκευές κατάσβεσης τόξου με μαγνητική έκρηξη.
Συχνότητα λειτουργίας	Τυπικά λειτουργεί έως και 600 φορές την ώρα.	Μπορεί να λειτουργήσει έως και 2000 φορές ανά ώρα.
Ρεύμα εκκίνησης	Υψηλότερο ρεύμα εκκίνησης, ακατάλληλο για συχνές λειτουργίες.	Χαμηλότερο ρεύμα εκκίνησης, σχεδιασμένο για συχνή λειτουργία.
Περίπτωση χρήσης	Χρησιμοποιείται κυρίως για κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος (π.χ. κινητήρες, φωτισμός).	Χρησιμοποιείται για κυκλώματα συνεχούς ρεύματος (π.χ. ηλεκτρικά οχήματα, φωτοβολταϊκά συστήματα).
Διαμόρφωση επαφής	Γενικά έχει περισσότερους πόλους (π.χ. τριφασικό).	Συνήθως έχει λιγότερους πόλους (π.χ. δύο πόλους).

Λεπτομερής εξήγηση

1. Σχεδιασμός και αντίσταση πηνίου: Οι επαφείς εναλλασσόμενου ρεύματος έχουν πηνία με λιγότερες στροφές και χαμηλότερη αντίσταση σε σύγκριση με τους επαφείς συνεχούς ρεύματος, οι οποίοι έχουν περισσότερες στροφές και υψηλότερη αντίσταση λόγω της ανάγκης για ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο ώστε να λειτουργούν αποτελεσματικά στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.
2. Υλικό πυρήνα: Ο πυρήνας ενός επαφέα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι κατασκευασμένος από πολυστρωματικά φύλλα χάλυβα πυριτίου για την ελαχιστοποίηση των απωλειών λόγω δινορευμάτων όταν τον διαρρέει εναλλασσόμενο ρεύμα. Αντίθετα, οι επαφείς συνεχούς ρεύματος μπορούν να χρησιμοποιούν στερεά υλικά, καθώς δεν παρουσιάζουν τις ίδιες απώλειες.
3. Μηχανισμός καταστολής τόξου: Οι επαφείς εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν συνήθως συσκευές κατάσβεσης τόξου πλέγματος, ενώ οι επαφείς συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν μηχανισμούς μαγνητικής έκρηξης για την κατάσβεση των τόξων που εμφανίζονται κατά το άνοιγμα ή το κλείσιμο των επαφών.
4. Συχνότητα λειτουργίας και χειρισμός ρεύματος: Οι επαφείς εναλλασσόμενου ρεύματος περιορίζονται σε περίπου 600 λειτουργίες ανά ώρα λόγω των περιορισμών του σχεδιασμού τους, ενώ οι επαφείς συνεχούς ρεύματος μπορούν να χειριστούν έως και 2000 λειτουργίες ανά ώρα, καθιστώντας τους κατάλληλους για εφαρμογές που απαιτούν συχνή εναλλαγή.
5. Καταλληλότητα εφαρμογής: Οι επαφείς εναλλασσόμενου ρεύματος είναι ιδανικοί για τον έλεγχο φορτίων εναλλασσόμενου ρεύματος, όπως κινητήρες και συστήματα φωτισμού, ενώ οι επαφείς συνεχούς ρεύματος είναι απαραίτητοι σε εφαρμογές με συνεχές ρεύμα, όπως τα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Πώς να επιλέξετε τον σωστό επαφέα

Η επιλογή του σωστού επαφέα για την εφαρμογή σας περιλαμβάνει αρκετές κρίσιμες εκτιμήσεις για να διασφαλίσετε τη βέλτιστη απόδοση και ασφάλεια. Ακολουθεί μια δομημένη προσέγγιση που θα σας καθοδηγήσει στη διαδικασία επιλογής:

Βασικές εκτιμήσεις για την επιλογή ενός επαφέα

1. Χαρακτηριστικά φορτίου:
   • Τρέχουσα βαθμολογία: Προσδιορίστε το ρεύμα λειτουργίας (le) του φορτίου. Ο επαφέας πρέπει να είναι ονομαστικός ώστε να μπορεί να διαχειριστεί αυτό το ρεύμα χωρίς υπερθέρμανση.
   • Βαθμολογία τάσης: Βεβαιωθείτε ότι η ονομαστική τάση του επαφέα (Ue) αντιστοιχεί ή υπερβαίνει την τάση τροφοδοσίας της εφαρμογής σας.
   • Τύπος φορτίου: Προσδιορίστε αν το φορτίο είναι ωμικό, επαγωγικό ή χωρητικό, καθώς αυτό επηρεάζει την επιλογή του τύπου του επαφέα και τις ονομαστικές του τιμές.
2. Μέγεθος επαφέα:
   • Εξετάστε το μέγεθος του επαφέα με βάση την ισχύ του κινητήρα και τον κύκλο λειτουργίας του. Οι συχνές λειτουργίες ενεργοποίησης/απενεργοποίησης μπορεί να απαιτούν μεγαλύτερο επαφέα λόγω υψηλότερων ρευμάτων εκκίνησης κατά την εκκίνηση.
3. Προδιαγραφές πηνίου:
   • Ελέγξτε τις ονομαστικές τιμές τάσης του πηνίου για να διασφαλίσετε τη συμβατότητα με το κύκλωμα ελέγχου σας. Η ονομαστική τάση του πηνίου πρέπει να ταιριάζει με την τάση που παρέχεται για την ενεργοποίηση του πηνίου.
   • Κατανοήστε τις τάσεις ανύψωσης και διακοπής, οι οποίες υποδεικνύουν τα κατώφλια λειτουργίας για την ενεργοποίηση και την απενεργοποίηση των επαφών.
4. Διαμόρφωση επαφής:
   • Εκτιμήστε τον αριθμό των κύριων επαφών που απαιτούνται (κανονικά ανοικτές ή κανονικά κλειστές) με βάση τις απαιτήσεις του κυκλώματός σας.
   • Εξετάστε τις βοηθητικές επαφές για πρόσθετες λειτουργίες ελέγχου και σηματοδότησης, οι οποίες ενδέχεται να μην μεταφέρουν το ίδιο ρεύμα με τις κύριες επαφές.
5. Περιβαλλοντικές συνθήκες:
   • Αξιολογήστε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, την υγρασία και την πιθανή έκθεση σε σκόνη ή χημικές ουσίες. Επιλέξτε έναν επαφέα με τις κατάλληλες περιβαλλοντικές διαβαθμίσεις και περιβλήματα για να αντέχει σε αυτές τις συνθήκες.
6. Τύπος εφαρμογής:
   • Διαφορετικές εφαρμογές μπορεί να απαιτούν συγκεκριμένους τύπους επαφέων (π.χ. επαφέα ορισμένου σκοπού για συστήματα HVAC). Βεβαιωθείτε ότι επιλέγετε έναν επαφέα κατάλληλο για τις συγκεκριμένες ανάγκες της εφαρμογής σας.
7. Χαρακτηριστικά ασφαλείας:
   • Αναζητήστε ενσωματωμένα χαρακτηριστικά ασφαλείας, όπως μηχανισμούς καταστολής τόξου, προστασία από υπερφόρτωση και θερμικά ρελέ, εάν υπάρχουν. Αυτά τα χαρακτηριστικά ενισχύουν την αξιοπιστία και αποτρέπουν τη ζημία κατά τη διάρκεια καταστάσεων σφάλματος.
8. Φήμη κατασκευαστή:
   • Επιλέξτε έναν αξιόπιστο κατασκευαστή γνωστό για την ποιότητα και την αξιοπιστία των προϊόντων του. Αυτό μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ανθεκτικότητα και το κόστος συντήρησης με την πάροδο του χρόνου.

Πώς να ελέγξετε έναν επαφέα

Η δοκιμή ενός επαφέα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι απαραίτητη για τη διασφάλιση της ορθής λειτουργίας και της αξιοπιστίας του στα ηλεκτρικά συστήματα. Ακολουθεί ένας οδηγός βήμα προς βήμα για το πώς να ελέγξετε αποτελεσματικά έναν επαφέα εναλλασσόμενου ρεύματος:

Απαιτούμενα εργαλεία

• Πολύμετρο: Για τη μέτρηση τάσης, αντίστασης και συνέχειας.
• Κατσαβίδι: Για πρόσβαση στον επαφέα.
• Γάντια και γυαλιά ασφαλείας: Για προσωπική προστασία κατά τη διάρκεια των δοκιμών.

Διαδικασία δοκιμής

Βήμα 1: Απενεργοποιήστε την τροφοδοσία

Πριν ξεκινήσετε οποιαδήποτε δοκιμή, βεβαιωθείτε ότι η παροχή ρεύματος στη μονάδα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι απενεργοποιημένη. Εντοπίστε το διακόπτη κυκλώματος ή το διακόπτη αποσύνδεσης και απενεργοποιήστε τον για να αποφύγετε τυχόν ηλεκτρικούς κινδύνους.

Βήμα 2: Οπτική επιθεώρηση

Ελέγξτε τον επαφέα για τυχόν ορατά σημάδια βλάβης, όπως:

• Καμένες ή λιωμένες επαφές
• Αποχρωματισμός ή διάβρωση στις επιφάνειες επαφής
• Χαλαρές συνδέσεις ή υπερβολική βρωμιά

Εάν διαπιστωθεί οποιαδήποτε ζημιά, ο επαφέας μπορεί να χρειαστεί να αντικατασταθεί.

Βήμα 3: Δοκιμή αντίστασης πηνίου

1. Ρυθμίστε το πολύμετρό σας στη ρύθμιση αντίστασης (Ω).
2. Μετρήστε την αντίσταση στους ακροδέκτες του πηνίου του επαφέα.
   • Μια ανάγνωση του 0 Ω υποδεικνύει βραχυκύκλωμα.
   • Μια ανάγνωση του άπειρο (OL) υποδεικνύει ανοιχτό κύκλωμα.
   • Μια κανονική μέτρηση πρέπει να εμπίπτει στο καθορισμένο εύρος τιμών του κατασκευαστή.

Βήμα 4: Δοκιμή τάσης

1. Με το ρεύμα ενεργοποιημένο, ρυθμίστε το πολύμετρό σας στη μέτρηση της τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος.
2. Τοποθετήστε τους αισθητήρες στους ακροδέκτες εισόδου του επαφέα.
3. Βεβαιωθείτε ότι η τάση ταιριάζει με τις προδιαγραφές που αναγράφονται στον επαφέα. Εάν είναι σημαντικά χαμηλότερη ή υψηλότερη, ενδέχεται να υπάρχει πρόβλημα με την παροχή ρεύματος.

Βήμα 5: Έλεγχος συνέχειας

1. Ρυθμίστε το πολύμετρό σας στη λειτουργία συνέχειας (εάν υπάρχει).
2. Με απενεργοποιημένη τροφοδοσία, συνδέστε τους αισθητήρες στους ακροδέκτες εξόδου του επαφέα.
3. Όταν ενεργοποιηθεί, ενεργοποιήστε τον επαφέα (είτε χειροκίνητα είτε μέσω του κυκλώματος ελέγχου του).
4. Το πολύμετρο θα πρέπει να δείχνει συνέχεια (ένδειξη χαμηλής αντίστασης) όταν οι επαφές είναι κλειστές.

Βήμα 6: Επιθεώρηση επαφών

Ενώ είναι ενεργοποιημένη, επιθεωρήστε οπτικά τις επαφές για:

• Σημάδια τόξου ή διάβρωσης
• Ομαλή λειτουργία χωρίς δισταγμό

Εάν παρατηρήσετε ανωμαλίες, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι οι επαφές έχουν φθαρεί και χρειάζονται αντικατάσταση.

Βήμα 7: Εκτέλεση δοκιμής φορτίου (προαιρετικά)

1. Αποσυνδέστε τα καλώδια από την πλευρά φορτίου του επαφέα.
2. Μετρήστε την αντίσταση μεταξύ της πλευράς γραμμής και της πλευράς φορτίου τόσο στην ανοικτή όσο και στην κλειστή θέση.
3. Οι ενδείξεις θα πρέπει να παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές- εάν όχι, αυτό υποδεικνύει ελαττωματικό επαφέα.

Για έναν οπτικό οδηγό, μπορείτε να ανατρέξετε σε αυτό το βίντεο

Κοινές μάρκες και μοντέλα επαφέων

VIOX Ηλεκτρικό

Πλεονέκτημα μάρκας: Μια κινεζική μάρκα που αναγνωρίζεται για τις ανταγωνιστικές τιμές, την αξιοπιστία και την ολοκληρωμένη γκάμα προϊόντων της.

Προτεινόμενα μοντέλα:

• Επαφέας εναλλασσόμενου ρεύματος VIOX CJX2-2510
• Επαφέας εναλλασσόμενου ρεύματος VIOX CJX2-3211

EATON

Η Eaton Corporation plc είναι μια παγκόσμια εταιρεία διαχείρισης ενέργειας με έδρα το Δουβλίνο της Ιρλανδίας, η οποία ειδικεύεται σε ενεργειακά αποδοτικές ηλεκτρικές, υδραυλικές και μηχανικές λύσεις ενέργειας για διάφορες βιομηχανίες παγκοσμίως.

Προτεινόμενα μοντέλα:

• XTCE015B01B: Μαγνητικός επαφέας EATON IEC: Α, 240V AC, 1NC, μέγεθος πλαισίου B
• CE15DNS3AB: Επαφέας IEC της σειράς Freedom της Eaton
• W+201K5CF: Επαφέας Eaton W+201K5CF Επαφέας 3 πόλων με ονομαστική ένταση ρεύματος 270 Amps και ονομαστική τάση 600V
• XTCF200G00T: Μαγνητικός επαφέας EATON IEC: 24V AC, μέγεθος πλαισίου G

Siemens AG

Ως παγκόσμιος ηγέτης στον τομέα της ηλεκτρολογίας και του αυτοματισμού, η Siemens προσφέρει μια ολοκληρωμένη γκάμα επαφών υψηλής ποιότητας, συμπεριλαμβανομένων των τύπων AC και DC, σχεδιασμένων για διάφορες βιομηχανικές εφαρμογές, δίνοντας έμφαση στην ενεργειακή απόδοση, την αξιοπιστία και τις καινοτόμες λύσεις σε συστήματα διανομής και ελέγχου ισχύος.

Προτεινόμενα μοντέλα:

• 3RT20181BB41: Μαγνητικός επαφέας IEC της SIEMENS: 24V DC, 1NO, μέγεθος πλαισίου S00
• LEN00C003120B: Συγκρουστήρας Siemens Class LE 3 πόλων 3 φάσεων 600V 30A 120V πηνίο
• 3RT2027-1AK60: FURNAS SIEMENS Επαφέας, 120V, 3 πόλων: Siemens, 3RT2027-1AK60.

Συμπέρασμα

Οι επαφείς διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στα σύγχρονα ηλεκτρικά συστήματα, καθώς αποτελούν τη ραχοκοκαλιά του ελέγχου και της διανομής ισχύος. Είτε πρόκειται για συσκευές εναλλασσόμενου είτε συνεχούς ρεύματος, αυτές οι συσκευές προσφέρουν μοναδικά πλεονεκτήματα κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές. Η κατανόηση των διακρίσεων μεταξύ των επαφέων εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος, η γνώση του τρόπου επιλογής του κατάλληλου για τις ανάγκες σας και η ικανότητα σωστής δοκιμής και συντήρησής τους αποτελούν βασικές δεξιότητες για τους επαγγελματίες ηλεκτρολόγους.

Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται, μάρκες όπως η VIOX Electric, η EATON και η Siemens συνεχίζουν να καινοτομούν, παρέχοντας πιο αποδοτικές, αξιόπιστες και ευέλικτες λύσεις επαφέων. Παραμένοντας ενήμεροι για τις τελευταίες εξελίξεις και τις βέλτιστες πρακτικές στην τεχνολογία των επαφέων, οι μηχανικοί και οι τεχνικοί μπορούν να εξασφαλίσουν ασφαλέστερα και αποδοτικότερα ηλεκτρικά συστήματα σε διάφορες βιομηχανίες.