الكونتاكتور وتطبيقاته في دارات التيّار المتناوب والتيّار المستمرّ

يعدّ الكونتاكتور عنصراً أساسيّاً في الدارات الكهربائيّة، ويتواجد أحياناً بشكل منفرد أو ضمن دارات تشغيل.

يُستخدَم الكونتاكتور لفصل ووصل خطوط التغذية الكهربائيّة المتّصلة بشبكة توزيع الكهرباء، أو للتحكّم بدارات القدرة الكهربائيّة.

يُستخدَم مع الأحمال الخفيفة، أو في التحكّم بالآلات المعقّدة والمحرّكات والمحوّلات والسخّانات، ويُعتبر نقطة وصل بين دارة التحكّم ودارة القدرة لأنّ تشغيله مرتبط بدارة التحكّم، كما يتحكّم أيضاً بتوصيل الطاقة بين المصدر والأحمال.

تعريفه:

القواطع التلامسية أو ما يُعرَف بالكونتاكتور هي أجهزة تبديل (switching) كهربائيّة تُستخدَم للتحكّم بالطاقة الكهربائيّة.

عملها مشابه لعمل الريليه، لكنّ الفرق الوحيد هو أنّ بإمكان الكونتاكتور تحمّل تيّار أكبر يصل إلى 12500 أمبير، ولا يمكنه توفير حماية من القصر أو التحميل الزائد، ولكنّه يفصل التلامسات عند تحريض الملف.

بنيته:

– يحوي نواتين حديديّتين، إحداهما ثابتة، والأخرى متحرّكة، وملفّاً نحاسياًّ معزولاً يتوضّع ضمن القلب الحديديّ الثابت.

– يحوي 6 تلامسات أساسيّة لتوصيل الطاقة، ثلاثة منها على النواة الثابتة، والثلاثة البقيّة على النواة المتحرّكة.

– تُصنع التلامسات من النحاس الصافي، وتُصنع نقاط التلامس من خليط معدني مناسب لتحمّل تيّارات عالية ودرجات الحرارة.

– نابض يتوضّع بين الملف والنواة المتحرّكة.

– نقاط مساعدة قد تكون بحالة فتح Normally open أو إغلاق Normally closed.

– وظيفة نقاط التلامس الأساسيّة قطع (تشغيل وإطفاء) الأحمال.

توضّح الدارة أدناه توفير تغذية متناوبة ثلاثيّة الطور.

يتألّف الكونتاكتور من ثلاثة أجزاء رئيسة:

1- الملف: يقدّم الطاقة المطلوبة لإغلاق التلامسات، ويدعى الملف أيضاً electromagnet

لحماية الملف والكونتاكتور نستخدم غلاف Enclosure.

2- الغلاف Enclosure: يعمل كحماية وعازل، إذ يحمي الدارة من أيّ اتّصال كهربائيّ وغبار وزيت… إلخ، ويُصنّع من مواد مختلفة، مثل: Nylon 6، وBakelite، وThermosetting plastic، وغيرها.

3- التلامسات: مهمّتها الأساسيّة إيصال التيّار لأجزاء مختلفة من الدارة، وهي مصنَّفة إلى:

النوابض، والتلامسات المساعدة، وتلامسات القدرة (الرئيسة).

مبدأ عمله:

• عندما يمرّ التيّار يتولّد حقل مغناطيسيّ  يجذب النواة المتحرّكة.
  تَسحب الملفّات تياراً كبيراً، وبسبب القوّة المتولّدة من الملفّ الكهرومغناطيسيّ، تبقى التلامسات الثابتة والمتحرّكة متّصلة معاً.
• عند إيقاف تدفّق الطاقة يعيد النابض الكونتاكتور إلى وضعيّته الابتدائيّة.
• من الشكل أدناه، تتمّ التغذية بمفتاح switch عندما يكون المفتاح مغلقاً يمرّ التيّار بملف الكونتاكتور فيحدث تلامس مع النواة المتحرّكة ويبدأ المحرّك بالعمل.
• عندما يتمّ تحرير المفتاح يعيد النابض الملفّ المتحرّك إلى وضعيّته الابتدائيّة، وتنقطع التغذية عن المحرّك.

كيفيّة اختيار الكونتاكتور:

أولاً: يجب الـتأكّد من جهد الملف بحيث يكون مناسباً لتشغيل الكونتاكتور.

ثانياً: التحقّق من التلامسات المساعدة المتاحة، أي كم عدد العقد المفتوحة والمغلقة في الكونتاكتور؟.

ثالثاً: التحقّق من القيم العظمى المذكورة في الجدول على الكونتاكتور.

• ينشأ مفهوم إخماد القوس الكهربائيّ في حال كانت التلامسات مفتوحة أو مغلقة، وفي حال وجود عطل كبير في الحمل، فالقوس الكهربائيّ الناتج يسبّب ضرراً في التلامسات، كذلك إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة يتسبّب القوس بانبعاث غازات ضارّة، مثل أول أكسيد الكربون، ممّا يقلّل عمر المحرّكات.

تصنّف الكونتاكتورات حسب:

• الحِمل المستخدم.
• التيّار الذي يتحمّله الكونتاكتور.
• قِيم الاستطاعة.

القاطع السكّينيّ Knife blade switch:

هو أوّل كونتاكتور استُخدم للتحكّم بمحرّك كهربائيّ في أواخر القرن التاسع عشر.

يتألّف من شريط معدنيّ يعمل كمفتاح يصل ويقطع الاتصال، لكنّ مساوئ هذه الطريقة إذا كانت عمليّة التبديل سريعة جدّاً يسبّب ذلك تآكل في المادة النحاسيّة.

الكونتاكتور اليدويّ manual cotactor:

يتمّ التغلّب على عيوب مفتاح التبديل السكّينيّ باستبداله بالكونتاكتور اليدويّ الذي يحوي على بعض الميّزات، منها:

• آمن.
• يكون الكونتاكتور مغلّفاً بشكل صحيح لتوفير الحماية من ضرر البيئة الخارجيّة.
• حجم الكونتاكتور اليدويّ صغير.
• يتمّ استخدام قاطع أحاديّ فقط.

الكونتاكتور المغناطيسيّ magnetic contactor:

يعمل كهرومغناطيسيّاً بحيث يمكن التحكّم به عن بعد، فكميّة قليلة من التيّار تكون كافية لوصل وقطع الاتصال، وهو الكونتاكتور الأكثر تطوّراً.

الفرق بين الكونتاكتورات بين نظامَي التيّار المتناوب والتيّار المستمرّ

كونتاكتور التيّار المتناوب AC	كونتاكتور التيّار المستمرّ DC
يصمَّم الكونتاكتور بخاصيّة إخماد ذاتيّة للقوس الكهربائيّ فيخمد القوس عندما تكون التلامسات مفتوحة.	مصمّمة خصّيصاً لمنع تشكّل القوس الكهربائيّ عندما يحدث تبديل في دارة التيّار المستمرّ.
ليس بحاجة ديود حماية.	بحاجة ديود حماية على التفرّع مع الملف.
وقت الفصل أقل.	وقت الفصل أكبر. إذا كان الحمل يسحب تيّاراً كبيراًتتمّ إضافة حمل (shunt load) (حمل يشكّل مساراً ذا مقاومة منخفضة ليمرّ عبره جزء من التيّار) للتلامسات الأساسيّة.

فوائد و مساوئ الكونتاكتور:

الفوائد:

• عمليّة التبديل سريعة.
• مناسب لأجهزة التيّار المتناوب والمستمرّ.
• بنيته بسيطة.

المساوئ:

• تقادم المكوّنات الأساسيّة يسبّب صدأ المواد عند تعرّضها للرطوبة.

التطبيقات المتنوّعة للكونتاكتور:

• التحكّم في الإضاءة.
• دارات إقلاع المحرّكات.
• قواطع فراغيّة.
• الريليه الزئبقيّة mercury relay.
• الريليه الزئبقيّة الرطبة Mercury-wetted relay.

الأسئلة الشائعة عن الكونتاكتور:

1- ما هو الفرق بين الريليه والكونتاكتور؟

الكونتاكتور Contactor	الريليه Relay
يُستخدم للتبديل في الجهود العالية	في الجهود المنخفضة
يوجد نوعين من التلامساتالمساعدة auxiliary والقدرة power	الريليه تشبه التلامسات المساعدة في الكونتاكتور
حجم الكونتاكتور أكبر	حجم الريليه صغير
يمكن إصلاحه	لا يمكن إصلاحها

2- لماذا يستخدم الكونتاكتور؟

إنّه مفتاح يُستخدم للحمل الذي يستهلك طاقة كبيرة، ولحماية المحرّك من الأخطار الخارجيّة.

3- كيفيّة توصيل كونتاكتور ثلاثي الطور؟

يتمّ توصيله كما يلي:

• اقطع الاتصال مع مصدر التغذية.
• أسلاك الأطوار الثلاثة الملوّنة تتّصل بثلاث نهايات من الآلة T1,T2,T3.
• قم بتوصيل مصدر التغذية، وبذلك سيُسمَح بمرور التيّار.

---