AC vs DC-schakelaars: Hun soorten en functies begrijpen

Inleiding

Definitie van Contactor

Een elektrische contactor is een elektromechanisch apparaat dat wordt gebruikt om de stroom in krachtige circuits te regelen. Het werkt als een schakelaar die verbindingen in een circuit kan openen of sluiten, waardoor elektrische apparaten zoals motoren, verlichtingssystemen en verwarmingsapparatuur op afstand kunnen worden bediend.

Belangrijkste onderdelen van een magneetschakelaar

1. Elektromagnetische spoel: Dit is de kerncomponent die een magnetisch veld genereert wanneer hij onder spanning wordt gezet. Dit magnetische veld trekt een beweegbaar anker aan, dat op zijn beurt de contacten in de contactor opent of sluit.
2. Contacten: Dit zijn geleidende elementen die de elektrische verbinding fysiek tot stand brengen of verbreken. Schakelaars hebben meestal twee soorten contacten:
   • Contacten hoofdvoeding: Verantwoordelijk voor het transporteren van de zware stroom naar de belasting.
   • Hulpcontacten: Gebruikt voor besturing en signalering, vaak als interface met andere apparaten.
3. Behuizing: De magneetschakelaar zit in een behuizing die de interne componenten beschermt tegen omgevingsfactoren zoals stof en vocht, en die de veiligheid garandeert door onbedoeld contact met onderdelen onder spanning te voorkomen.
4. Mechanisme voor boogonderdrukking: Om boogvorming bij het openen of sluiten van contacten te voorkomen, bevatten contactors vaak mechanismen zoals vlamboogkanalen die ontworpen zijn om boogbogen snel te doven.

Er zijn 6 voedingsklemmen en 2 spoelklemmen (A1 & A2) voor 3-fasige wisselstroomvoeding. Van de 6 klemmen zijn er 3 klemmen L1, L2 en L3 aangesloten als ingang met de hoofdvoeding die meestal van de MCB komt, en nog eens 3 klemmen T1, T2 en T3 als uitgang met de motor, ORL, timer en een ander regelcircuit.

Extra voorzieningen voor het hulpblok zijn voorzien van "NO" en "NC", afhankelijk van de toepassing van het instrument zoals weergegeven in het AC-contactoraansluitschema.

Krediet aan https://peacosupport.com/blog/what-is-contactor

Werkingsprincipe

Zoals in het diagram te zien is, zet een stroom in de vorm van wisselstroom of gelijkstroom naar de spoelaansluiting A1 de spoel onder spanning door een elektromagnetisch veld te genereren om het bewegende deel van de spoel in contact te brengen met het vaste deel. Nu begint er stroom te lopen van de "R Y B"-ingang van de magneetschakelaar naar de uitgang van de magneetschakelaar en werkt als een schakelaar. Een andere klem van spoel A2 is verbonden met de nulleider om het circuit te voltooien.

Wanneer de voeding naar de magneetschakelaar wordt gestopt, keert de beweegbare spoel van de magneetschakelaar terug naar zijn oorspronkelijke positie door de veerkracht die wordt uitgeoefend door de retourveer. Op dat moment loopt er geen stroom van de ingang naar de uitgang van de magneetschakelaar en werkt deze als een uitschakelaar.

Hieronder volgt het bedradingsschema voor DOL.

Soorten schakelaars

• AC-schakelaars: Ontworpen voor wisselstroomtoepassingen, vaak te vinden in industriële machines en verlichtingssystemen.
• DC-schakelaars: Specifiek gemaakt voor gelijkstroomtoepassingen, zoals elektrische voertuigen en hernieuwbare energiesystemen.

Verschil tussen AC- en DC-magneetschakelaars

De verschillen tussen AC-schakelaars en DC-schakelaars zijn aanzienlijk, voornamelijk door hun ontwerp en operationele kenmerken. Hier volgt een gedetailleerde vergelijking:

Belangrijkste verschillen

Functie	AC schakelaar	DC-contactor
Spoelontwerp	Dunne en lange spoel, gemaakt van koper.	Korte en dikke spoel, vaak gemaakt van gietijzer of massief materiaal.
Kernmateriaal	Gemaakt van gelamineerde platen van siliciumstaal om wervelstromen te verminderen.	Gemaakt van massief zacht ijzer of gietstaal, lamineren is niet nodig.
Elektrische weerstand	Lagere weerstand, genereert meer warmte.	Hogere weerstand, genereert minder warmte.
Boogonderdrukking	Gebruikt vlamboogblusapparaten.	Gebruikt magnetisch blazende boogblusapparaten.
Bedrijfsfrequentie	Werkt gewoonlijk tot 600 keer per uur.	Kan tot 2000 keer per uur werken.
Startstroom	Hogere startstroom, niet geschikt voor veelvuldig gebruik.	Lagere startstroom, ontworpen voor frequent gebruik.
Gebruikscasus	Voornamelijk gebruikt voor wisselstroomcircuits (bijv. motoren, verlichting).	Gebruikt voor gelijkstroomcircuits (bijv. elektrische voertuigen, fotovoltaïsche systemen).
Contact Configuratie	Heeft over het algemeen meer polen (bijvoorbeeld driefasig).	Heeft meestal minder polen (bijvoorbeeld tweepolig).

Gedetailleerde uitleg

1. Spoelontwerp en weerstand: AC-schakelaars hebben spoelen met minder windingen en een lagere weerstand in vergelijking met DC-schakelaars, die meer windingen en een hogere weerstand hebben omdat er een sterker magnetisch veld nodig is om effectief te werken in DC-circuits.
2. Kernmateriaal: De kern van een AC-magneetschakelaar is gemaakt van gelamineerde platen van siliciumstaal om verliezen door wervelstromen te minimaliseren wanneer er wisselstroom doorheen stroomt. DC-magneetschakelaars daarentegen kunnen massieve materialen gebruiken omdat ze niet dezelfde verliezen ondervinden.
3. Mechanisme voor boogonderdrukking: AC-magneetschakelaars maken meestal gebruik van vlamboogblussers, terwijl DC-magneetschakelaars magnetische opblaasmechanismen gebruiken om vlamboog te doven die optreedt wanneer de contacten openen of sluiten.
4. Bedrijfsfrequentie en stroomverwerking: AC-magneetschakelaars zijn beperkt tot ongeveer 600 schakelingen per uur vanwege hun ontwerpbeperkingen, terwijl DC-magneetschakelaars tot 2000 schakelingen per uur aankunnen, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waarbij vaak geschakeld moet worden.
5. Geschiktheid voor toepassingen: AC-magneetschakelaars zijn ideaal voor het regelen van AC-belastingen zoals motoren en verlichtingssystemen, terwijl DC-magneetschakelaars essentieel zijn voor toepassingen met gelijkstroom, zoals elektrische voertuigen en hernieuwbare-energiesystemen.

De juiste schakelaar kiezen

Bij het selecteren van de juiste contactor voor uw toepassing moet u een aantal kritische overwegingen maken om optimale prestaties en veiligheid te garanderen. Hier volgt een gestructureerde aanpak om u door het selectieproces te leiden:

Belangrijke overwegingen bij het kiezen van een contactor

1. Belastingskarakteristieken:
   • Huidige waardering: Bepaal de bedrijfsstroom (le) van de belasting. De magneetschakelaar moet deze stroom aankunnen zonder oververhit te raken.
   • Voltage: Zorg ervoor dat de nominale spanning (Ue) van de contactor overeenkomt met of hoger is dan de voedingsspanning van uw toepassing.
   • Type lading: Bepaal of de belasting resistief, inductief of capacitief is, aangezien dit van invloed is op de keuze van het type contactor en de nominale waarden.
2. Contactormaat:
   • Overweeg de grootte van de magneetschakelaar op basis van het motorvermogen en de inschakelduur. Frequente aan-/uitschakelingen kunnen een grotere contactor vereisen vanwege hogere inschakelstromen tijdens het opstarten.
3. Spoel Specificaties:
   • Controleer de nominale spoelspanningen om er zeker van te zijn dat ze compatibel zijn met je regelcircuit. De nominale spoelspanning moet overeenkomen met de spanning die wordt geleverd om de spoel van spanning te voorzien.
   • Begrijp de pick-up en drop-out spanningen, die de operationele drempels aangeven voor het in- en uitschakelen van contacten.
4. Contact Configuratie:
   • Bepaal het aantal benodigde hoofdcontacten (normaal open of normaal gesloten) op basis van je circuitvereisten.
   • Overweeg hulpcontacten voor extra besturings- en signaleringsfuncties, die mogelijk niet dezelfde stroom geleiden als de hoofdcontacten.
5. Milieuomstandigheden:
   • Evalueer de omgevingstemperatuur, de vochtigheid en de mogelijke blootstelling aan stof of chemicaliën. Kies een magneetschakelaar met de juiste omgevingsclassificaties en behuizingen om deze omstandigheden te weerstaan.
6. Type toepassing:
   • Verschillende toepassingen kunnen specifieke typen magneetschakelaars vereisen (bijv. schakelaars voor specifieke doeleinden voor HVAC-systemen). Zorg ervoor dat u een magneetschakelaar kiest die geschikt is voor uw specifieke toepassingsbehoeften.
7. Veiligheidsfuncties:
   • Let op ingebouwde veiligheidsvoorzieningen zoals boogonderdrukkingsmechanismen, overbelastingsbeveiliging en thermische relais, indien van toepassing. Deze functies verhogen de betrouwbaarheid en voorkomen schade bij storingen.
8. Fabrikant Reputatie:
   • Kies een gerenommeerde fabrikant die bekend staat om de kwaliteit en betrouwbaarheid van zijn producten. Dit kan de duurzaamheid en onderhoudskosten na verloop van tijd aanzienlijk beïnvloeden.

Een schakelaar testen

Het testen van een AC-magneetschakelaar is essentieel om de goede werking en betrouwbaarheid in elektrische systemen te garanderen. Hier volgt een stap-voor-stap handleiding voor het effectief testen van een AC-contactor:

Vereist gereedschap

• Multimeter: Voor het meten van spanning, weerstand en continuïteit.
• Schroevendraaier: Om toegang te krijgen tot de contactor.
• Veiligheidshandschoenen en -bril: Voor persoonlijke bescherming tijdens het testen.

Testprocedure

Stap 1: Schakel de stroom uit

Voordat je begint met testen, moet je ervoor zorgen dat de stroomtoevoer naar de AC-eenheid is uitgeschakeld. Zoek de stroomonderbreker of de uitschakelaar en schakel deze uit om elektrische gevaren te voorkomen.

Stap 2: Visuele inspectie

Inspecteer de contactor op zichtbare tekenen van beschadiging, zoals:

• Verbrande of gesmolten contacten
• Verkleuring of putjes op contactoppervlakken
• Losse aansluitingen of overmatig vuil

Als er schade wordt gevonden, moet de contactor mogelijk worden vervangen.

Stap 3: De spoelweerstand testen

1. Stel je multimeter in op de weerstandsstand (Ω).
2. Meet de weerstand over de spoelaansluitingen van de contactor.
   • Een lezing van 0 Ω duidt op kortsluiting.
   • Een lezing van oneindigheid (OL) duidt op een open circuit.
   • Een normale meting moet binnen het door de fabrikant gespecificeerde bereik vallen.

Stap 4: Spanningstest

1. Als de stroom weer is ingeschakeld, stel je je multimeter in om de wisselspanning te meten.
2. Plaats de sondes op de ingangsklemmen van de contactor.
3. Controleer of de spanning overeenkomt met de specificaties op de contactor. Als de spanning aanzienlijk lager of hoger is, is er mogelijk een probleem met de voeding.

Stap 5: Controleer de continuïteit

1. Stel je multimeter in op continuïteitsmodus (indien beschikbaar).
2. Sluit met uitgeschakelde stroom sondes aan op de uitgangsklemmen van de contactor.
3. Activeer de contactor wanneer deze is ingeschakeld (handmatig of via het besturingscircuit).
4. De multimeter moet continuïteit aangeven (een lage weerstand) wanneer de contacten gesloten zijn.

Stap 6: Contacten inspecteren

Controleer de contacten visueel terwijl ze geactiveerd zijn:

• Tekenen van boogvorming of putjes
• Soepele werking zonder aarzeling

Als je onregelmatigheden opmerkt, kan dit erop wijzen dat de contacten versleten zijn en vervangen moeten worden.

Stap 7: Een belastingstest uitvoeren (optioneel)

1. Maak de draden los van de belastingzijde van de contactor.
2. Meet de weerstand tussen de lijnzijde en de belastingzijde in zowel open als gesloten stand.
3. De aflezingen moeten significante verschillen vertonen; zo niet, dan duidt dit op een defecte contactor.

Voor een visuele handleiding kun je deze video bekijken

Gebruikelijke merken en modellen van schakelaars

VIOX Elektrisch

Merkvoordeel: Een Chinees merk dat bekend staat om zijn scherpe prijzen, betrouwbaarheid en uitgebreide productassortiment.

Aanbevolen modellen:

• VIOX CJX2-2510 AC-magneetschakelaar
• VIOX CJX2-3211 AC-magneetschakelaar

EATON

Eaton Corporation plc is een wereldwijd energiebeheerbedrijf met hoofdkantoor in Dublin, Ierland, gespecialiseerd in energie-efficiënte elektrische, hydraulische en mechanische energieoplossingen voor diverse industrieën wereldwijd.

Aanbevolen modellen:

• XTCE015B01B: EATON IEC magnetische magneetschakelaar: Niet-omkeerbaar, 3-polig, 15 A, 240V AC spoel, 1NC, B Framemaat
• CE15DNS3AB: IEC-magneetschakelaar serie Freedom van Eaton
• W+201K5CF: Eaton W+201K5CF Schakelaar 3-polig met een nominale stroomsterkte van 270 A en een nominale spanning van 600 V
• XTCF200G00T: EATON IEC magnetische magneetschakelaar: Niet-omkeerbaar, 4-polig, 115 A, 24V AC spoel, G-framemaat

Siemens AG

Als wereldwijde leider in elektrotechniek en automatisering biedt Siemens een uitgebreid assortiment hoogwaardige schakelaars, inclusief AC- en DC-types, ontworpen voor diverse industriële toepassingen, met de nadruk op energie-efficiëntie, betrouwbaarheid en innovatieve oplossingen in stroomverdeling en regelsystemen.

Aanbevolen modellen:

• 3RT20181BB41: SIEMENS IEC magneetschakelaar: Niet-omkeerbaar, 3 polen, 16 A, 24V DC spoel, 1NO, S00 Framemaat
• LEN00C003120B: Siemens Klasse LE Schakelaar 3 polig 3 fase 600V 30A 120V spoel
• 3RT2027-1AK60: FURNAS SIEMENS Schakelaar, 120V, 3-polig: Past bij Furnas Siemens Merk, 3RT2027-1AK60

Conclusie

Magneetschakelaars spelen een cruciale rol in moderne elektrische systemen en vormen de ruggengraat van de stroomregeling en -distributie. Of ze nu op wisselstroom of gelijkstroom werken, deze apparaten bieden unieke voordelen die geschikt zijn voor verschillende toepassingen. Inzicht in het onderscheid tussen AC- en DC-magneetschakelaars, weten hoe je de juiste selecteert voor jouw behoeften en in staat zijn om ze op de juiste manier te testen en te onderhouden zijn essentiële vaardigheden voor elektrotechnische professionals.

Naarmate de technologie voortschrijdt, blijven merken als VIOX Electric, EATON en Siemens innoveren en efficiëntere, betrouwbaardere en veelzijdigere contactoroplossingen bieden. Door op de hoogte te blijven van de nieuwste ontwikkelingen en beste praktijken in de contactortechnologie, kunnen ingenieurs en technici zorgen voor veiligere, efficiëntere elektrische systemen in verschillende industrieën.