راه اندازی الکتروموتور ها با کنتاکتور

 

برای مشاهده ویدئو آموزشی نحوه سیم کشی و  راه اندازی الکتروموتور با کنتاکتور کلیک کنید.

 

مدار فرمان

بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانجات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات، ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد. در این مقاله منظور از مدار کنترل، مدار فرمان الکتریکی است، که از کلید های مغناطیسی یا کنتاکتورها استفاده می شود. در مدار فرمان الکتریکی وسایل مختلفی به کار می رود که مهم ترین آن ها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است. استفاده از کنتاکتور در مدار فرمان، تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد. در این مقاله، با اجزای تشکیل دهنده ی مدار فرمان آشنا می شوید.
 

اجزای تشکیل دهنده مدار فرمان

برای طراحی مدار فرمان (مدار کنترل) و کار با آن باید وسایل تشکیل دهنده ی آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان وموارد استفاده این وسایل آشنا شد.
وسایلی که در مدار فرمان به کار می روند و در این فصل مورد بررسی قرار می گیرند، عبارتند از :

کنتاکتور
شاسی و کلید فرمان
رله حرارتی
رله مغناطیسی
چراغ سیگنال
فیوز
لیمیت سوئیچ
تایمر و انواع آن 
ترموستات
کلید های تابع فشار 
کلید های شناور
چشم های الکتریکی (سنسورها)
کلیدهای تابع دور
حروف و اعداد پلاستیکی
 کمربند کابل
 

 

کنتاکتور 

کنتاکتور  با خاصیت الکترو مغناطیس (مانند رله ها) تعدادی کنتاکت را به یکدیگر وصل یا از یکدیگر جدا می کند. از این خاصیت جهت قطع و وصل و یا تغییر اتصال مدار استفاده می شود. 

 

ساختمان کنتاکتور

این کلید (کنتاکتور) از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است تشکیل می شود. در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد. وقتی بوبین به برق متصل می شود با  استفاده از خاصیت مغناطیسی، نیروی کششی فنر را خنثی می کند و هسته ی فوقانی را به هسته ی تحتانی اتصال می دهد و باعث می شود که تعداد کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کنتاکتور متصل شود و یا باعث گردد کنتاکت های بسته ی کنتاکتور باز شوند.
در صورتی که مدار تغذیه ی بوبین کنتاکتور قطع شود، در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دوباره به حالت اول باز می گردد. شکل زیر طرح ساده ای از یک کنتاکتور را نشان می دهد.

مزایای استفاده از کنتاکتورها

کنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند: 
1-    با استفاده از کنتاکتور مصرف کننده از راه دور کنترل می شود
2-    امکان کنترل مصرف کننده از چند محل وجود دارد.
3-    با استفاده از کنتاکتور امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد.
4-    سرعت قطع و وصل کنتاکتور زیاد و استهلاک آن کم است.
5-    کنتاکتور ها از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مناسب تر و کامل تری دارند.
6-    عمر موثر کنتاکتورها بیشتر است.
7-    هنگام قطع برق، مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد نیاز پیدا می کند. در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلوگیری میگردد.

 

 

شناخت مشخصات فنی کنتاکتور

1. نوع کنتاکتور

2. با توجه به نوع مصرف کننده و شرایط کار، کنتاکتورها قدرت جریان عبوری مشخصی برای ولتاژهای مختلف دارند. بنابراین باید به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافی مبذول کرد و انتخاب کنتاکتور را منطبق بر مشخصات مورد نیاز قرار داد.
3. 
   برای اتصال مصرف کننده به شبکه باید ازکلید یا کنتاکتوری با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت های آن تحمل جریان راه اندازی و جریان دائمی را داشته باشد. هم چنین در صورت اتصال کوتاه، جریان لحظه ای زیادی که از مدار عبور می کند و  یا جرقه ای که هنگام قطع مدار ایجاد می شود، صدمه ای به کلید نزند.
4. 
   به این منظور و برای این که بتوانیم پس از طراحی مدار، کنتاکتور مناسب را برای اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنیم، باید با مقادیر نامی مربوط به کنتاکتور آشنا شویم. این مقادیر برای کلید های غیر مغناطیسی، مانند کلید اهرمی و غلطکی نیز، وجود دارد.
5. از آن جایی که کنتاکتورها را بیش تر برای راه اندازی الکتروموتور ها به کار می برند، آشنایی با الکتروموتور و مشخصات فنی حک شده روی پلاک آن لازم است.

 

1. انواع کنتاکتور و کاربرد آن

 

 

شاسی و کلید فرمان

شاسی و کلید فرمان از جمله وسایل فرمان هستند، که تحریک آن ها به وسیله ی دست انجام می گیرد و در انواع مختلف برای کاربرد های متفاوت طراحی می شوند.
شستی ها (پوش باتن ها) که پس از تحریک، دو کنتاکت وصل را قطع می کنند شستی (قطع) و  شستی هایی که پس از تحریک دو کنتاکت قطع را وصل می کنند شستی استارت (وصل) نامیده می شوند. شاسی هایی که هر دو عمل را در یک زمان اجرا می کنند، به شستی استارت و استوپ دوبل معروف اند.
شستی هایی که با چرخاندن کلیدی می توان در شرایط کار یا قطع به صورت پایدار نگاه داشت سلکتوری های سوئیچی گفته می شود.
شکل زیر  تصاویری از چند نمونه شستی و کلید سلکتوری (کلید سوئیچ) را نشان می دهد. 

 

 

بی متال

دستگاه های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد. یکی از راه های حفاظت الکتروموتور، استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است.
رله حرارتی(بی متال)، موتور را در مقابل اضافه بار (بار زیاد) حفاظت می کند. اصول ساختمان آن از دو فلز، که دارای ضریب انبساط طولی مختلف اند، تشکیل شده است.
این دو فلز در حالت گرم، به وسیله ی غلتک پرس و به صورت یک تکه دیده می شود. این دو فلز بی متال را تشکیل می دهند.
در اثر عبور جریان، هر دو فلز گرم و طول آن ها زیاد می شود و چون ازدیاد طول یکی از فلزات بیش تر از دیگری است، ازین رو دو فلز با هم خم می شوند. این حرکت به طور مستقیم و یا به وسیله ی اهرم هایی به یک کنتاکت منتقل می شود و مدار را قطع یا وصل می کند. از خاصیت بی متال در فیوزها، رله های بی متالی و ... استفاده می شود. 
رله حرارتی (بی متال) قابل تنظیم است و در مقابل اضافه بار از 1/05 تا 10 برابر جریان نامی، موتور را قطع می کند. در نمونه ی سه فاز آن رله حرارتی از سه پل قدرت برای عبور جریان اصلی مصرف کننده تشکیل شده و دارای دو کنتاکت باز که پس از عمل بی متال بسته می شود و برای اطلاع دادن از خطای حاصل در مدار به کار می رود. بعضی از این رله ها کلیدی دارند که برای دو حالت دستی پس از عمل رله باید با دست آن را به حالت اول برگرداند. در حالت اتوماتیک، رله پس از مدت زمانی معین به حالت اول باز می گردد. در شکل روبرو، رله حرارتی هیمل ( بی متال هیمل) نشان داده شده است.

 

کلید حرارتی

کلید حرارتی یک نوع کلید محافظ می باشد که می تواند موتور را در مقابل اتصال کوتاه و اضافه بار حفاظت کند و برای عمل رله، معمولا آن را روی جریان معینی تنظیم می کنند (1/5 تا 1/8 برابر جریان نامی ) . وقتی که جریان از حد تنظیم شده بیش تر شود، عضو حرارتی رله عمل و مدار را قطع می کند. عضو مغناطیسی این رله از یک هسته ی آهنی ثابت و یک هسته متحرک و یک بوبین تشکیل شده است، به طوری که هسته ی متحرک از طریق نیروی یک فنر به طرف بالا کشیده شده است. وقتی که جریان از حد تنظیم شده بالاتر رود یا در مدار اتصال کوتاه به وجود آید، بوبین مغناطیس شده هسته ی متحرک را به سمت پایین می کشد و باعث قطع کنتاکت های متصل به هسته ی متحرک می شود، در نتیجه رله مدار را قطع می کند. 
مدت زمان عمل رله بسیار کم است، به همین دلیل این رله را رله ی سریع می گویند. کلید محافظ موتور (کلید حرارتی) می تواند جایگزین فیوز و بی متال در مدارهای صنعتی شود.

 

 

 

 

چراغ سیگنال

لامپ های علامت دهنده یا چراغ سیگنال در کلیه دستگاه های صنعتی و تابلوهای توزیع و تابلو فرمان به کار می رود. نوع استفاده از لامپ متفاوت است. از چراغ سیگنال به عنوان چراغ خبر استفاده می شود و می تواند روشن بودن، خاموش بودن و یا عیب دستگاه و.... را نشان دهد، ضروری است چراغ سیگنال را، قبل از اتصال در مدار مورد آزمایش قرار داد و از سالم بودن آن کاملا مطمئن شد تا در صورت بروز خطا در مدار بتواند به خوبی عمل کند در شکل روبرو انواع چراغ سیگنال پارس فانال را مشاهده می کنید.

 

 

 

 

فیوزها

در کلیه تاسیسات الکتریکی برای جلوگیری از صدمه دیدن و معیوب شدن وسایل و نیز برای قطع کردن دستگاه های معیوب از شبکه (بر اثر عوامل مختلف از قبیل عایق بندی، ضعف استقامت الکتریکی یا مکانیکی و ازدیاد بیش از حد جریان مجاز (اتصال کوتاه) وسایل حفاظتی مختلف به کار می رود. این وسایل باید طوری انتخاب شوند که در اثر اضافه بار یا اتصال کوتاه در کم ترین زمان ممکن و قبل از این که صدمه ای به سیم ها و تجهیزات الکتریکی شبکه برسد، مدار قسمت معیوب را قطع کنند. یکی از این وسایل حفاظتی، فیوز است. فیوزها از نظر زمان قطع، برحسب منحنی ذوب سیم حرارتی داخل آن ها، به دو نوع تندکار و کند کار تقسیم می شوند.

 

فیوزهای تندکار زمان قطع کمتری نسبت به فیوزهای کندکار دارند و به همین دلیل در مصارف روشنایی به کار می روند. فیوزهای کندکار دارای زمان قطع طولانی تری هستند و در نتیجه برای راه اندازی الکتریکی به کار می روند. جریان راه اندازی موتور در حدود 4 تا 7 برابر جریان نامی است که بر روی کلیه ی فیوزها جریان نامی آن ها نوشته می شود. این جریان کمتر از جریان ماکزیمم تحمل فیوز است.

فیوز ها در انواع  فیوز فشنگی، اتوماتیک(آلفا)،  فیوز مینیاتوری،  فیوز بکس،  فیوز کاردی، شیشه ای یا کارتریج و فیوزهای فشار قوی ساخته می شوند. معمولا فیوزهایی که در مدار قدرت به کار می روند، مدار کنتاکتور را در مقابل اتصال کوتاه محافظت می کنند؛ یعنی در واقع حفاظت سیم های رابط مدار را نیز بر عهده دارند. بنابر این، در مدارهایی که مثلا فیوز 25 آمپری به کار می رود، ممکن است در مدار فرمان آن ها از سیم نمره ی 1 یا 1.5 میلی متر مربع استفاده شود. پس لازم است مدار فرمان با فیوز جداگانه حفاظت شود.

 

1. فیوز اتوماتیک

2. فیوز اتوماتیک یا آلفا نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود؛ اما می توان دوباره شستی آن را به داخل فشرد تا ارتباط برقرار گردد. بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها کنترل می کنند؛ اما پس از قطع شدن، باید پس از مدت کمی دوباره شستی مربوط به آن را فشار داد تا مدار را وصل کند.
3. در فیوزهای اتوماتیک دو عنصر مغناطیسی و حرارتی وجود دارد. اولی اتصال کوتاه یا جریان زیاد و دومی (بی متال) بار زیاد (افزایش جریان تدریجی ) را قطع می کند.

 

 

 

فیوز مینیاتوری (MCB)

کلید مینیاتوری نوعی فیوز اتوماتیک است که از نظر ساختمان داخلی به فیوز آلفا شباهت دارد و از سه قسمت رله ی مغناطیسی (رله ی جریان زیاد زمان سریع)، رله ی حرارتی یا رله ی بی متال (رله ی جریان زیاد تاخیری) و کلید تشکیل شده است. این مجموعه را فیوز مینیاتوری نیز می نامند. فیوز مینیاتوری در استاندارد VDE قدیم با دو حرف L و G نامگذاری می شدند که حرف L نشان دهنده فیوز تندکار و در مصارف روشنایی به کار می رفت  و حرف  G کندکار در راه اندازی موتورها استفاده با حرف C نشان داده می شود. این فیوزها در انواع تک فاز و سه فاز ساخته می شوند.

 

 

 

4-    لیمیت سوئیچ ها (سوئیچ های محدود کننده)

لیمیت سوئیچ ها نوعی کلید هستند که معمولا برای فرمان های مکانیکی یا محدود کردن حرکت دستگاه به کار می روند. ساختمان داخلی لیمیت سوئیچ ها مانند استاپ استارت هاست و به صورت ساده و دوبل چند کنتاکته ساخته می شوند. در شکل زیر انواع لیمیت سوئیچ ها نشان داده شده است. به لیمیت سوئیچ هایی که در ابعاد کوچک ساخته می شوند میکروسوئیچ هم گفته می شود.
کاربرد و ساختمان خارجی لیمیت سوئیچ ها متفاوت است و بستگی مستقیم به چگونگی سیستم مکانیکی دستگاه دارد.

    

1. 1-   لیمیت سوئیچ قرقره ای یک طرفه از راست
2. 2-   لیمیت سوئیچ فشاری انتهایی   
3. 3-   لیمیت سوئیچ قرقره ای دوطرفه
4. 4-   لیمیت سوئیچ غلطکی
5. 5-   لیمیت سوئیچ آنتنی

 

 

تایمر (رله زمانی) و انواع آن

یکی از وسایل فرمان دهنده ی مدارهای کنترل اتوماتیک، تایمرها یا رله های زمانی هستند که وظیفه ی کنترل مدار را برای مدت زمان معین به عهده دارند. تایمرها در انواع مختلف ساخته می شوند: 

الف- تایمر موتوری یا الکترو مکانیکی
ب- تایمر الکترونیکی
پ- تایمر نیوماتیکی(با فشار هوا)
ت- رله زمانی بی متال یا حرارتی
ث- تایمر هیدرو لیکی
 

 

 

1. الف - تایمر موتوری یا الکترومکانیکی

2.  این نوع تایمر از یک موتور کوچک تشکیل شده است که از طریق چرخ دنده یک دیسک را در مقابل میکروسوئیچ می چرخاند. ساختمان داخلی تایمر موتوری به این صورت است که محل دیسک در لحظه شروع به کار، قابل تنظیم است و پس از تنظیم زمان آن(توسط زایده خارجی) و تغذیه تایمر، موتور با دور ثابت به گردش در می آید و با گردش موتور، زمان تایمر شروع می شود. تایمر پس از گردش،به میکرو سوئیچ داخلی فرمان می دهد. آن گاه کنتاکت های تایمر عمل می کنند و اتوماتیک قطع می شود و موتور از کار می افتد. زمان وصل این رله ها از دهم ثانیه تا به طور دائم قابل تنظیم است.

 

 

1. ب - رله زمانی الکترونیکی

2. از تایمر الکترونیکی برای تنظیم زمان های کم تر از ثانیه تا چندین ثانیه استفاده می شود. در ساختمان این تایمرها، از مدارها و اجزای الکترونیکی استفاده شده است. در نوعی از این تایمرها، با شارژ و دشارژشدن یک خازن، بوبین یک رله کوچک تحریک می شود. اصول ساختمان این نوع تایمر الکترونیکی بر مبنای مدار RC ( خازن و مقاومت ) و برحسب ثابت زمانی استوار است و تنظیم آن به مقدار مقاومت سر راه خازن بستگی دارد.
   تایمر تاخیر در وصل، با لبه بالا رونده (وصل برق) زمان سنجی را آغاز می کند و پس از اتمام زمان تنظیم شده بر روی آن، عمل می کند این تایمر با لبه پایین رونده (قطع برق) به حالت اولیه ی خود بر می گردد.
   تایمر تاخیر در قطع، با لبه بالا رونده (وصل برق) عمل می کند و با لبه پایین رونده (قطع برق)، زمان سنجی را آغاز می کند و با اتمام زمان به حالت اولیه برمی گردد.
3. در حال حاضر تایمر الکترونیکی به دلیل دقت بالا و عملکرد مناسب پرکاربردترین نوع تایمر می باشد.

 

 

1. ت- رله زمانی بی متال یا حرارتی (تایمر حرارتی)

2. تایمر حرارتی با استفاده از خاصیت بی متال کار می کند و در انواع رله حرارتی ذوب شونده، رله حرارتی بی متال و رله ی حرارتی منعکس کننده ی میله ای ساخته می شود.

 

 

پ- تایمر نیوماتیکی

1. در تایمر نیوماتیکی از خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا استفاده می شود. 

 

 

شکل زیر بخش های مختلف یکی از تایمر های پرکاربرد در صنعت را نشان می دهد.

 

 

1. ث- رله ی زمانی هیدرولیکی

2. در این رله ها از سیستم هیدرولیکی، جهت تاخیر در مدار، استفاده می شود. طرز کار آن طوری است که وقتی جریان برق به رله وصل می شود، مقداری روغن در داخل آن جابه جا می گردد. برای بازگشت روغن به محل اولیه، زمانی لازم است. این زمان را به عنوان زمان تایمر در نظر می گیرند.
3.  
4.  

 

1. د- کلید تابع حرارت (ترموستات)

2. ترموستات نوعی رله ی حرارتی است که در مقابل تغییرات درجه حرارت محیط از خود حساسیت نشان می دهد، این وسیله در دستگاه های مختلف صنعتی دارای کاربرد فراوان است و وظیفه کنترل دمای محیط را به عهده دارد. در صورتی که درجه حرارت از حد تنظیمی فراتر رود، کلید عمل می کند. به طوری که کنتاکت باز را می بنندد و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند. از ترموستات بیشتر در وسایل حرارتی و برودتی مانند شوفاژ، یخچال و چیلر و همچنین کوره ها استفاده می شود.
    

 

منبع : کتاب راه اندازی موتورهای سه فاز و تک فاز-مولف:شهرام خدادادی