Tìm hiểu về contactor

• Contactor là gì
• Nguyên lý làm việc của contactor
• Chức năng của contactor
• Các loại contactor
  • Contactor từ tính
  • Công tắc lưỡi dao
  • Bộ điều khiển bằng tay
• So sánh contactor và relay

Contactor là gì

Về cơ bản, contactor là một thiết bị đóng cắt điện. Nó được sử dụng để bật và tắt mạch điện. Nó là một loại relay đặc biệt, nhưng có sự khác biệt cơ bản giữa contactor và relay. Contactor chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng có liên quan đến khả năng mang dòng cao, trong khi relay được sử dụng cho các ứng dụng dòng điện thấp. Contactor nhỏ gọn và có thể được gắn tại hiện trường dễ dàng. Thông thường, thiết bị này có nhiều tiếp điểm. Các tiếp điểm hầu hết thường mở và chúng cung cấp năng lượng hoạt động cho tải bất cứ khi nào cuộn dây công tắc tơ được cấp điện. Contactor được sử dụng phổ biến với động cơ điện.

Có nhiều loại contactor khác nhau và mỗi loại có các tính năng, ứng dụng và khả năng riêng. Contactor có thể tiếp nhận một khoảng rộng dòng điện, từ vài đến hàng nghìn ampe và điện áp từ 25VDC đến hàng nghìn vôn. Hơn nữa, thiết bị này có nhiều kích cỡ khác nhau, từ kích thước cầm tay nhỏ đến kích thước lớn lên đến một mét trên một cạnh.

Contactor được sử dụng phổ biến với tải dòng cao vì khả năng xử lý dòng điện trên 5000 ampe và công suất cao trên 100kW. Khi dòng động cơ nặng bị gián đoạn sẽ tạo ra hồ quang. Chính vì thế contactor được sử dụng để giảm và kiểm soát hồ quang.

Nguyên lý làm việc của contactor

Nguyên lý làm việc của contactor khá đơn giản. Dòng điện chạy qua contactor cung cấp năng lượng cho nam châm điện. Khi đó nam châm điện được cung cấp năng lượng sẽ tạo ra một từ trường làm cho lõi của contactor di chuyển phần ứng. Sau đó, mạch được đóng giữa các tiếp điểm cố định và chuyển động bằng tiếp điểm thường đóng (NC) cho phép dòng điện đi qua các tiếp điểm đến tải. Khi ngừng cho dòng điện đi qua, cuộn dây bị khử năng lượng và mở mạch. Các tiếp điểm của contactor có thể mở và đóng nhanh chóng, đó là lý do tại sao nó có thể chịu tải lớn. Vì các contactor được thiết kế để mở và đóng các tiếp điểm một cách nhanh chóng nên các tiếp điểm di chuyển có thể bị trả lại khi va chạm nhanh với các tiếp điểm cố định. Chính vì thế tiếp điểm phân đôi được sử dụng trong contactor để tránh bị trả lại.

Dòng điện đầu vào cho cuộn dây contactor có thể là DC hoặc AC (có nhiều dải điện áp khác nhau giữa 12VAC hoặc 12VDC đến 690VAC hoặc 440VDC). Một lượng nhỏ công suất được sử dụng hết bởi cuộn dây contactor trong quá trình hoạt động của nó. Để giảm lượng điện bị tiêu hao bởi cuộn dây contactor trong quá trình hoạt động, các mạch tiết kiệm được sử dụng.

Contactor có cuộn dây xoay chiều được thêm cuộn dây bóng. Nếu không, contactor sẽ nhiễu mỗi khi AC vượt qua số không. Các cuộn dây bóng có khả năng làm chậm quá trình khử từ của lõi từ để tránh hiện tượng nhiễu. Cuộn dây DC không cần bóng vì từ thông tạo ra luôn không đổi.

Chức năng của contactor

Khi dòng điện đi qua contactor sẽ làm nam châm điện tạo ra từ trường mạnh. Từ trường này kéo phần ứng vào cuộn dây, và điều này tạo ra hồ quang điện. Dòng điện chạy qua một tiếp điểm và vào thiết bị mà contactor được nhúng. Vì vậy, chức năng của contactor là bật hoặc tắt mạch điện. Quá tải mạch có thể được ngăn chặn bằng cách thêm relay quá tải nhiệt.

Để hủy kích hoạt, contactor có thể được kéo ra khỏi thiết bị mẹ mà nó được nhúng và đang hoạt động. Trong trường hợp không có dòng điện chạy qua, lò xo đẩy phần ứng, do đó làm đứt liên kết.

Các loại contactor

Contactor từ tính

Đây là loại phổ biến nhất vì nó hiệu quả hơn các loại đã đề cập trước đây. Loại contactor này hoạt động bằng cơ điện và không cần sự can thiệp của con người. Với công nghệ tiên tiến, nó có thể được vận hành từ xa nên sẽ an toàn hơn và hiệu quả hơn vì không cần phải vận hành bằng tay. Contactor từ chỉ cần một lượng nhỏ dòng điện để đóng mở mạch, do đó nó cũng tiết kiệm năng lượng.

Công tắc lưỡi dao

Công tắc lưỡi dao được đưa ra thị trường vào cuối những năm 1800. Đây là loại contactor đầu tiên được sử dụng. Ứng dụng của nó chủ yếu là để điều khiển động cơ điện. Nó bao gồm một dải kim loại được thiết kế để rơi vào tiếp điểm khi hoạt động. Công tắc được trang bị một cần gạt để kéo lên hoặc đẩy xuống. Hồi đó, contactor rất lớn; một người phải đứng bên cạnh công tắc lưỡi dao để điều chỉnh công tắc vào vị trí đóng. Tuy nhiên, cũng như các công nghệ cũ, phương pháp này không đủ hiệu quả và có những vấn đề chức năng đi kèm với nó. Vấn đề chính là nó làm cho các tiếp điểm bị mòn nhanh chóng. Rất khó để mở hoặc đóng công tắc thủ công đủ nhanh để tránh phóng điện hồ quang. Kết quả là, các công tắc đồng mềm bị ăn mòn, quá trình này khiến nó dễ bị bụi bẩn và hơi ẩm dẫn đến gỉ sét. Khi nhiều năm trôi qua và công nghệ bắt đầu phát triển, các động cơ lớn hơn đã được phát triển. Động cơ càng lớn thì càng cần nhiều dòng điện để hoạt động. Nhưng việc vận hành các công tắc mang dòng điện cao như vậy là cực kỳ nguy hiểm, vì vậy loại contactor này không còn hiệu quả nữa. Mặc dù công nghệ liên tục được cải tiến, công tắc lưỡi dao vẫn không thể phát triển đầy đủ do các vấn đề và rủi ro nguy hiểm khi vận hành cũng như tuổi thọ ngắn của các tiếp điểm.

Bộ điều khiển bằng tay

Sau khi phát hiện ra những nguy hiểm liên quan đến việc sử dụng công tắc lưỡi dao, các kỹ sư và nhà nghiên cứu đã đưa ra một thiết bị contactor khác mang lại sự an toàn tốt hơn và một số tính năng không có trong công tắc lưỡi dao. Thiết kế mới được gọi là bộ điều khiển bằng tay. Các tính năng mới được thêm vào bao gồm:

• Có thêm lớp vỏ cho thiết bị.
• Giảm kích thước, giúp vận hành dễ dàng hơn.
• Tiếp điểm ngắt đôi được sử dụng để thay thế các tiếp điểm ngắt đơn.
• Thiết bị hoạt động an toàn hơn.

Trong số các tính năng mới được bổ sung, ngoài tính năng an toàn, tính năng quan trọng tiếp theo của thiết kế mới này là việc bổ sung các tiếp điểm ngắt đôi. Các tiếp điểm mới này được thiết kế để mở mạch ở hai nơi cùng một lúc. Vì vậy, ngay cả trong không gian nhỏ hơn, nó cho phép bạn làm việc với nhiều dòng điện hơn. Như tên gọi của nó, các tiếp điểm ngắt đôi ngắt các kết nối để tạo thành hai tập hợp các tiếp điểm. Nút hoặc công tắc của bộ điều khiển bằng tay được gắn vào bộ điều khiển nên không thể vận hành từ xa.

Khi bộ điều khiển bằng tay được kích hoạt, mạch nguồn sẽ được kích hoạt và nó mang dòng điện đến tải. Do hiệu quả tốt hơn và an toàn khi vận hành, các bộ tiếp điểm bằng tay đã thay thế các công tắc lưỡi dao và thậm chí ngày nay; chúng vẫn đang được sử dụng, mặc dù không nhiều như những năm 1900.

So sánh contactor và relay

Relay cũng giống như contactor là thiết bị được sử dụng để mở hoặc đóng mạch điện cơ hoặc điện tử. Relay không chỉ là thiết bị chuyển mạch mà còn là biện pháp bảo vệ chính trong hầu hết các quá trình hoặc thiết bị điều khiển. Tất cả các relay có thể được phân loại với một hoặc nhiều đại lượng điện như dòng điện hoặc điện áp để có thể đóng hoặc mở mạch hoặc tiếp điểm.

Như đã đề cập trước đây, contactor là một công tắc cơ điện được sử dụng chủ yếu để đóng hoặc mở các mạch điện. Contactor thường được điều khiển bởi mạch có mức công suất thấp hơn so với mạch chuyển mạch - ví dụ, cuộn dây 24 vôn điều khiển công tắc động cơ 240 vôn.

Dưới đây là sự khác nhau giữa contactor và relay.

Ứng dụng

Sự khác biệt chính giữa cả hai thiết bị là contactor mạnh hơn relay, vì vậy chúng được sử dụng cho các ứng dụng công suất lớn.

Công suất

Contactor có thể được sử dụng trong các mạch điều khiển có cả công suất dòng điện cao và thấp nằm trong khoảng 9A đến 1250A. Trong khi relay được sử dụng trong các mạch điều khiển chỉ có công suất dòng điện thấp, nghĩa là, từ 5A đến 15A.

Thiết kế

Contactor được thiết kế chủ yếu cho các ứng dụng ba pha. Tuy nhiên, relay chủ yếu được thiết kế cho các ứng dụng một pha.

Tính năng an toàn

Contactor được thiết kế để xử lý các ứng dụng điện áp cao và điện áp cao sẽ dễ dẫn đến nguy hiểm hơn. Vì vậy, để ngăn ngừa tai nạn, các tính năng an toàn như tiếp điểm có lò xo đã được thêm vào thiết bị. Tiếp điểm có lò xo là một tính năng ngăn ngắn mạch bên trong nếu contactor rơi vào tình huống quá tải. Một tính năng an toàn khác trên thiết bị là bộ triệt hồ quang từ tính. Tính năng này giúp loại bỏ hoặc giảm bớt tia lửa hình thành khi các tiếp điểm mang dòng điện bị tách rời.

Tốc độ chuyển mạch

Contactor chậm hơn nhiều so với relay về tốc độ chuyển mạch, vì vậy relay có thể được vận hành bằng tín hiệu điện tử.

Tiêu thụ năng lượng

Contactor tiêu thụ nhiều điện hơn relay vì relay sử dụng nam châm điện nhỏ hơn công tắc tơ.

Kích thước và giá tiền

Vì contactor được sử dụng cho các ứng dụng có công suất dòng điện cao nên nó lớn hơn và nặng hơn so với relay. Rõ ràng, do sự khác biệt về kích thước, hiệu quả và chức năng, nên contactor sẽ mắc hơn relay.