Mi a különbség a relék és a kontaktorok között: Jellemzők és különbségek

A különböző bonyolultságú (nemcsak a végfelhasználók számát, hanem azok elektromos jellemzőit is figyelembe vevő) elektromos hálózatok tervezésekor a tervezőknek szembe kell nézniük azzal, hogy automatizálniuk kell az áramkörök nyitását és zárását. Szerencsére nincs hiány a megfelelő eszközökből. A piacon több tucat relé- és érintkezőmodell áll rendelkezésre alacsony és magas áramú rendszerekhez egyaránt.

De ebben rejlik a probléma. Nem mindig egyértelmű, hogy melyik eszköz használata a tápegység nyitására vagy zárására a legmegfelelőbb. Míg az elektromos jellemzők egyértelműek, a működési elv nem az.

Ezért ebben a cikkben megvizsgáljuk a relék és a kontaktorok közötti különbséget, a használatuk sajátosságait és a két eszközkategória közötti alapvető különbségeket.

A különböző induktivitású hálózatok jellemzői

Az elektromos hálózatok tervezésekor megoldandó egyik legfontosabb probléma a kapcsolók érintkezőinek íves hibája. Akár otthon is előfordulhatnak – például, ha rossz minőségű okostelefon vagy laptop töltőjét csatlakoztatja, egy apró, pillanatnyi villanást láthat. Ezt hívják ívhibának.

Az ívhibákat (elektromos ívek) az oldalak közötti potenciálkülönbség miatt jelentős feszültségek jellemzik. Az áramerősség egyszerre igen kicsi lehet. Így például ívkisülések láthatók, amikor hosszú hajat fésülünk egy szintetikus anyagokból készült fésűvel – és a „szikrák”, amelyek lecsapódnak, biztosan nem képesek megölni valakit. És a feszültségük elérheti a több tízezer voltot is.

A kapcsolók (kapcsolók, relék, sőt még a konnektorok) érintkezőin keletkező ívek hasonló jellegűek, de sokkal pusztítóbbak is. Mivel azonnal megemelik a felület hőmérsékletét, amelyen keletkeznek, egyszerűen megolvasztják a fémet. Ezért használják őket a hegesztésnél.

A Joule-Lenz-törvény szerint pedig az áram jelentősen megnő, amikor ív keletkezik. Ezek tulajdonképpen egyfajta rövidzárlatot jelentenek, de (rövid távon nézve) nem okoznak kárt az eszközben vagy az áramkörben.

A váltakozó áramú hálózatokban az indukció a fő oka az ívképződésnek. Pontosabban, amikor a jelentős induktivitású végfogyasztókat csatlakoztatjuk. Ez számos fizikai törvényszerűségnek köszönhető, beleértve még a reaktív áramok kialakulását is.

Azokban a hálózatokban, ahol nagy induktivitású végfogyasztókat telepítenek, a relék használata nem praktikus, sőt veszélyes. Ennek a kapcsolónak a klasszikus mechanizmusa egyszerűen két érintkező összekapcsolását jelenti, hogy áramkört képezzenek – az idő, a parancs, a hőmérséklet vagy más külső tényezők által, az eszköz típusától és céljától függően. De mindenesetre ez a kapcsolási mechanizmus íveket hoz létre. Ez viszont magára a relére nézve nagy kockázattal jár.

Mikor jó ötlet a relék használata

Nem szabad azt feltételezni, hogy a klasszikus reléket kizárólag kisáramú (háztartási vagy egyes ipari) áramkörökben való használatra szánják. Ezek az eszközök különböző körülmények között jó eredményeket mutatnak. Például a légi közlekedésben gyakran használnak reléket akár több száz amper egyenáramú egyenáram kapcsolására.

Ezeknek az elektromechanikus eszközöknek a fő jellemzője az, hogy nem ívesedéshez tervezték őket. Ez a hatás fizikailag károsíthatja az érintkezőket, ami funkcióvesztéshez és egyéb negatív következményekhez vezet – egészen a rövidzárlatig vagy a végberendezés tönkremeneteléig.

A relék jól alkalmazhatók olyan szekunder áramkörök kapcsolására, amelyekben kis induktivitású végfelhasználók is vannak. Pl. lámpák és világítási rendszerek, riasztórendszerek, kis teljesítményű eszközök. Ideális esetben, ha a csatlakoztatott gépek nem rendelkeznek villanymotorokkal vagy más, jelentős indukcióval rendelkező funkcionális elemekkel.

Ugyanakkor a feszültség és az áram nem számít. Léteznek háztartási berendezésekben használható kisáramú relék és nagyáramú relék, amelyeket nagy amperszámú váltakozó áram kapcsolására terveztek. A lényeg éppen az indukció és az azt követő szikraképződés kérdése.

Egyébként a váltakozó áramot csökkentett feszültségű és erősségű egyenárammá alakító tápegységek viszonylag nagy indukciójú eszközök. Ezért jobb, ha nem használnak reléket a kapcsoláshoz. Ezért van az is, hogy néha „szikráznak”, amikor bedugják őket a konnektorba.

Mikor célszerű kontaktorokat használni?

A kontaktorokat olyan váltakozó áramú hálózatok kommutálására tervezték, amelyekben nagy induktivitású fogyasztók vannak csatlakoztatva. Nem ívhibatűrőek, de igyekeznek minden eszközzel elkerülni az ívhibákat. Ezek különböző típusú kiegészítő védőelemekkel vannak felszerelve, egy vagy több kiegészítő védőelemmel:

1. ívoltó kamrák. Ezek olyan speciális rácsok, amelyek semlegesítik a „szikrákat”. Az ív a fémlemezek között húzódik, és így lehűl, amíg teljesen ki nem alszik;

2. Mechanikusan mozgatható érintkezők aktív kapcsolásra alkalmasak. A legtöbb háztartási és ipari kontaktor óránként 30 és 3600 közötti kapcsolási frekvenciára (be- és kikapcsolási ciklusok) van tervezve;

3. Külön vezérlőáramkör. A relében egy segédáram kering, amelynek feszültsége lényegesen alacsonyabb, mint a főáramé.

Mindezen tervezési és technológiai jellemzőknek köszönhetően a kontaktorok alkalmasak a nagy induktivitású csatlakoztatott terhelésekkel rendelkező hálózatok vezérlésére – az elektromotoros háztartási készülékektől (hűtőszekrények, mosógépek, ventilátorok) az ipari gépekig.

Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy az elektromotoros gépek indításkor általában jóval több áramot fogyasztanak, mint működés közben. Amikor a motor beindul, a teljesítmény – és az áramerősség (amperben kifejezve) is – tetőzik, és így a vezeték túlterhelődik. A kisáramú áramkörökben való használatra tervezett relék gyakran nem tudnak megbirkózni az ilyen túlterhelésekkel. A kontaktoroknál ilyen problémák nem fordulnak elő.

Hasonlóképpen nem szabad úgy gondolni rá, mint egy erősáramú berendezésekben használt kontaktorra. Vannak háztartási használatra tervezett modellek. A piacon találhat például olyan kontaktorokat, amelyeket 230 volt névleges feszültségre és 10 amper áramra terveztek. Ebben az esetben a tekercsek egy 110 V-os segédáramkörhöz vannak csatlakoztatva.

Relék és kontaktorok összehasonlítása

Összefoglaljuk tehát a kétféle kapcsolóberendezés összehasonlításával.

Ha olyan gépeket terveznek, amelyek indításkor nagy áramot vesznek fel, vagy működés közben nagy induktív és/vagy reaktív feszültségek jellemzik őket, célszerű kontaktorokat használni. Más alkalmazásokhoz elegendő egy relé.