Yüksek akım taşıyabilen rölelere kontaktör adı verilir. Kontaktör, endüstride yüklerin anahtarlanmasında yaygın olarak kullanılır.
Kontaktörlerin Yapısı ve Çalışması
Kontaktör bobin, kontaklar, yaylar, hareketli ve sabit nüveden oluşur. Bobine enerji verildiğinde sabit nüve mıknatıslanarak hareketli nüveyi kendine doğru çeker. Hareketli nüveye bağlı olan kontakların konumu değişir. Kapalı kontaklar açılır, açık olan kontaklar kapanır. Yaylar sıkışarak kontakları açmaya çalışır. Bobinin enerjisi kesildiğinde yayların etkisiyle kontakların konumu başlangıç durumlarına döner.
Kontaktörün yapısı ve çalışması
Bobine enerji uygulanmamışken açık olan kontaklar normalde açık (NO veya NA), kapalı kontaklar normalde kapalı (NC veya NK) olarak isimlendirilir. Bobin enerjilendiğinde önce normal de kapalı kontaklar açılır, daha sonra normalde açık kontaklar kapanır. Yükü açıp kapamak için kullanılan yüksek akım taşıyabilen kontaklar ana kontak ya da kutup olarak adlandırılır. Kontrol sistemi için kullanılan ve kontaktörün durum bilgisini veren daha küçük akım taşıyabilen kontak lara ise yardımcı kontak adı verilir. Ana kontaklar fiziksel olarak yardımcı kontaklardan daha büyüktür.
Ana kontakların giriş uçları L1-L2-L3, çıkış uçları ise T1-T2-T3 olarak etiketlenir. Ana kontaklar her zaman normalde açıktır. Yardımcı kontaklar normalde açık veya normalde kapalı olabilir. Birçok kontaktör istenildiğinde yardımcı kontak modülleri eklenebilecek şekilde tasarlanır. Kontaktörlerin bobin uçları A1 ve A2 olarak etiketlenir. Bobinin üzerine çalışma geriliminin türü ve değeri yazılıdır.
Kontaktör Seçiminde Dikkat Edilmesi Gereken Parametreler
Kontaktörlerin verimli ve uzun süreli çalışabilmesi için belirli parametrelere dikkat edilmelidir. Şebekenin ve yükün gereksinimlerine, çalışma şartlarına göre doğru kontaktörü seçmek daha sonradan yaşanabilecek olumsuzlukların önüne geçer. Üretici kataloglarında da yer alan bu parametreler şöyle sıralanabilir:
Kutup sayısı: Kontaktörler genellikle 3 kutuplu olarak üretilir. Kontaktör yükün faz sayısına göre seçilir. Eğer nötr kesmeli bir sistem kontrol edilecekse 4 kutuplu kontaktör tercih edilmelidir. Tek fazlı bir yük kontaktör ile beslenecekse kontaktörün daha uzun ömürlü olması için faz akımı ana kontakların tamamından dolaşmalıdır.
Ana kontaklardan geçirilecek güç ve akım: Kullanılacak yükün akımına veya gücüne göre uygun kontaktör belirlenmelidir. Eğer yükün akımı kontaktörün taşıyabileceği akımından büyükse kontaktör zamanla aşınacak ve kontaklara yapışacaktır.
Bobin gerilimi: Bobine uygulanan kumanda gerilimidir. Bobine uygulanması gereken gerilimin türü ve büyüklüğü sisteme uygun olmalıdır. Yanlış gerilim uygulamak bobinin yanmasına, bobinin nüveyi çekmemesine veya kontaktörün açma kapama hızında farklılıklara yol açabilir.
Kullanım kategorileri: Yükün türünün endüktif, kapasitif veya rezistif olması kontaktör seçiminde oldukça önemlidir. Bunun yanında yükün hangi şartlarda çalışacağı da kontaktör seçimini etkiler. Kontaktörlerin kullanım kategorileri IEC 60947-4-1 standardında verilmiştir. Kullanma kategorileri kontaktörün açma, kesme akımını ve güç faktörünü belirler. AC sınıfı alternatif akım altında, DC sınıfı ise doğru akım altında çalışan kontaktörleri belirtmek için kullanılır. Aşağıdaki tablo da bazı kullanım kategorileri ve kontrol edeceği yük türleri verilmiştir.
Dahili yardımcı kontak sayısı: Projenin ihtiyacına göre uygun sayıda ve türde yardımcı kontağa sahip kontaktör belirlenmelidir. Sonradan eklenen modüller ile yardımcı kontak eklenebilen kontaktörler için dikkat edilecek husus en fazla kaç adet yardımcı kontak eklenebileceğidir.
Nominal çalışma gerilimi: Nominal çalışma gerilimi kontaktör kontaklarının maksimum kaç volt gerilim altında çalışması gerektiğini gösterir. 3 fazlı uygulamada faz-faz arası gerilimdir.
Delinme Gerilimi: Yalıtkanlık test mesafesi için referans bir gerilimdir.
Darbe Gerilimi: Kısa süreli darbelere bozulmadan dayanabilecek maksimum gerilim değerini gösterir.
Kısa devre dayanım kapasitesi: Oda sıcaklığında, kontaklar kapalı ve soğuk durumdayken herhangi bir kısa devre oluşması durumunda kontaktörün kontaklarının kısa devrenin süresine göre maksimum kaç amperi taşıyabileceğini gösteren değerdir.
Kutuplardaki ısı yayılımı: Nominal çalışmada ana kontakların tek birinden yayılan ısının watt cinsinden değeridir.
Elektriksel açma kapama döngüsü: Kontaktör kontaklarının 1 saatlik süre diliminde yapabilecekleri maksimum kapama ve açma işlemi sayısıdır.
Maksimum çalışma ve depolama sıcaklığı: Kontaktörün enerji altında çalışabileceği maksimum sıcaklık değeri ile depolama sırasında bulundurulabileceği maksimum sıcaklık değerleri birbirlerinden farklıdır. Bu değerlerin göz önünde bulundurulması ve aşılmaması gerekir.
Şok dayanımı: Şok dayanımı; araçlar, vinçler, gemi içi uygulamalar, ekipmanlar için belirlenmiş bir değerdir. Yüksek “g” değerleri kontaktörde bulunan yayların çalışmasını etkileyerek kontakların konumlarının değişmesine neden olabilir. Bu nedenle bu tür ortamlarda çalışacak kontaktörler belirtilen “g” değerlerini kontaklar konum değiştirmeden taşıyor olmalıdır.
Titreşim dayanımı: Araçlar, botlar ve diğer ulaşım araçları için belirtilen titreşim genliğinde ve frekansta kontaktör çalışır durumda kalmaya devam etmelidir. Özellikle demiryolu gibi uygulamalarda bu değerlerin yüksek olması istenir.
Maksimum çalışma yüksekliği: Maksimum çalışma yüksekliğine kadar kontaktörler her hangi bir güç düşümüne uğramadan katalog değerlerini sağlar. Bu yüksekliğin üzerindeki uygulamalarda güç düşümü hesapları mutlaka yapılıp uygun kontaktör belirlenmelidir.
Bobin tüketim değerleri: Kontaktör bobinleri çekme anında ve tutma anında enerji tüketir. Bobinin çektiği akımın düşük olması hem enerji tasarrufu sağlar hem de PLC sistemlerinde röle kullanımına gerek kalmaz.
Çekme süreleri: Bobin enerjilendikten sonra kontaklar tam kapanana kadar geçen süredir. Bu sürenin mümkün olduğunca kısa olması tercih edilir.
Maksimum çalışma yüksekliği: Çalışma yüksekliği arttıkça yer çekimi etkisi ve hava basıncı azaldığı için kontaktörün çalışma rejimi etkilenir. Maksimum çalışma yüksekliğine kadar kontaktörler herhangi bir güç düşümüne uğramadan katalog değerlerini sağlar.
Elektriksel ömür: Yüklü durumda kontaktörün yapabileceği kapama-açma döngü sayısıdır. Mekanik ömür: Kontaktörün kontakları enerjisiz haldeyken yapabileceği kapama-açma döngü sayısına mekanik ömür denir.
Aksesuar seçeneği: Aksesuarlar sadece yardımcı kontak ile sınırlı değildir. İhtiyaca göre mekanik kilit, zaman rölesi gibi aksesuarlar da mevcuttur. Sistemin ihtiyacına göre kolaylık sağlayacak uyumlu aksesuarların bulunması kontaktör seçiminde dikkate alınabilir.
Boyut: Kontaktör boyutları günden güne kompakt hale getirilmektedir. Bir ürünün boyutu kablo girişinde sıkıntı yaşanmadığı takdirde ne kadar küçük olursa kullanıcı için o kadar iyidir. Ürünün boyutu küçüldükçe diğer malzemelerin de boyutları küçülecek ve maliyet azalacaktır.
Montaj: Düşük güçlü olan kontaktörler ray üzerine, büyük güçlü olanlar ise taban sacı üzerine monte edilir. Montaj sırasında vidalar ürün üzerinde belirtilen tork değerlerine göre sıkılmalıdır.
Bağlantı tipi: Kontaktör klemensleri bağlantı tiplerine göre vidalı veya yaylı olarak üretilebilir. Eğer seri üretim yapılması gerekiyor ve montaj süresi kritik önem taşıyorsa yaylı modeller aksi halde vidalı modeller tercih edilir.
Kontaktörlerin Güç ve Kumanda Devrelerindeki Bağlantıları
Projelerde güç devresi ve kumanda devresi olarak adlandırılan iki ayrı şema çizilir. Kontaktörün bobin uçları ve yardımcı kontakları kumanda devresinde, ana kontaklar ise güç devresinde kullanılır. Bu nedenlerle proje içerisinde bir kontaktörün bobin sembolü, ana kontak sembolü, açık ve kapalı yardımcı kontak sembolleri olmak üzere dört farklı sembolü kullanılır.
Kontaktör sembolleri