컨택터

Contactor
펌프 적용을 위한 AC 접촉기
반도체 테스트에서 컨택터는 테스트 대상 장치를 연결하는 특수 소켓이라고도 할 수 있다.
프로세스 산업에서 컨택터는 예를 들어 공기와 액체와 같은 두 개의 스트림이 상호 작용하는 선박이다. 가스-액체 접촉기를 참조하십시오.

컨택터는 전기 회로의 전환에 사용되는 전기 제어 스위치다.[1] 컨택터는 일반적으로 230볼트 모터 스위치를 제어하는 24볼트 코일 전자석처럼 스위치 회로보다 전력 수준이 훨씬 낮은 회로에 의해 제어된다.

일반용 계전기와는 달리 콘택터는 고전류 부하장치에 직접 연결되도록 설계되어 있다. 릴레이는 용량이 낮은 경향이 있으며 일반적으로 정상적으로 닫힌 용도와 일반적으로 열린 용도를 위해 설계된다. 15암페어 이상 또는 몇 킬로와트 이상의 정격 회로에서 개폐하는 장치를 보통 컨택터라고 한다. 선택적 보조 저전류 접점을 제외하고, 접촉기는 거의 일반적으로 열려 있는 ("형식 A") 접점을 독점적으로 장착한다. 접촉기는 릴레이와 달리 무거운 모터 전류를 방해할 때 발생하는 호를 제어하고 억제하는 기능을 갖도록 설계됐다.

컨택터는 다양한 용량과 특징을 가진 많은 형태로 제공된다. 회로 차단기와 달리 접촉기는 단락 전류를 차단하기 위한 것이 아니다. 접촉기는 몇 암페어의 차단 전류를 가진 것부터 수천 암페어, 24 V DC에 이르는 것부터 많은 킬로볼트까지 다양하다. 접촉기의 물리적 크기는 한 손으로 집을 수 있을 정도로 작은 장치부터 측면에 대략 1미터(야드) 정도의 큰 장치까지 다양하다.

접촉기는 전기 모터, 조명, 난방, 콘덴서 뱅크, 열 증발기 및 기타 전기 부하를 제어하는 데 사용된다.

건설

올브라이트 SPST DC 접촉기,
산업용 전기 자동차에 사용되며 전기 자동차(EV) 변환에 사용되기도 한다.
강력한 DC 접촉기(전기압축 구동)

컨택터는 세 가지 구성요소를 가지고 있다. 접점은 접촉기의 현재 운반 부분이다. 여기에는 전원 접점, 보조 접점 및 접점 스프링이 포함된다. 전자석(또는 "코일")은 접점을 닫을 수 있는 동력을 제공한다. 인클로저는 접점과 전자석을 수용하는 프레임이다. 인클로저는 Bakelite, 나일론 6 및 열경화 플라스틱과 같은 절연재로 제작되어 접점을 보호 및 절연하고 접촉자가 접촉하지 않도록 어느 정도 보호 조치를 제공한다. 개방형 프레임 접촉기에는 먼지, 오일, 폭발 위험 및 날씨로부터 보호하기 위한 추가 인클로저가 있을 수 있다.

자석 블로아웃은 블로아웃 코일을 사용하여 전기 아크를 연장하고 이동시킨다. 이것들은 DC 전원 회로에 특히 유용하다. AC 호는 전류가 적은 기간을 가지는데, 그 기간 동안 호는 비교적 쉽게 꺼질 수 있지만 DC 호는 연속적으로 높은 전류를 가지고 있기 때문에, 그것들을 불어내기 위해서는 호가 같은 전류의 AC 호보다 더 길게 늘어나야 한다. 그림의 올브라이트 컨택터(DC 전류용으로 설계)의 자성 블로아웃은 컨택터가 차단할 수 있는 전류의 2배 이상을 차지하여 600A에서 1,500A로 증가시킨다.

때때로 컨택터를 닫아두는 데 필요한 전력을 줄이기 위해 이코노미저 회로도 설치된다. 보조 컨택트는 컨택터가 닫힌 후 코일 전류를 감소시킨다. 접촉기를 닫는 데 필요한 것보다 초기에 접촉기를 닫는 데 필요한 전력이 약간 더 많이 필요하다. 그러한 회로는 상당한 양의 전력을 절약할 수 있고 통전된 코일이 냉각 상태를 유지할 수 있다. 이코노마이저 회로는 거의 항상 직류 접점 코일과 대형 교류 접점 코일에 적용된다.

기본 접점에는 코일 입력이 있다(접점 설계에 따라 AC 또는 DC 공급에 의해 구동될 수 있음). 범용 코일(DC뿐만 아니라 AC가 구동)도 오늘날 시장에서 구할 수 있다.[2] 코일은 컨택터가 제어하는 모터와 동일한 전압에서 통전되거나 프로그램 가능한 컨트롤러와 저전압 파일럿 장치에 의해 제어하기에 더 적합한 낮은 코일 전압으로 별도로 제어될 수 있다. 특정 접촉기에는 모터 회로에 직렬 코일이 연결되어 있다. 예를 들어 자동 가속 제어에 사용되는 코일은 모터 전류가 떨어질 때까지 다음 단계의 저항이 차단되지 않는다.[3]

작동 원리

전류가 전자석을 통과하면 자기장이 생성되어 접촉기의 이동 코어를 끌어당긴다. 전자석 코일은 금속 코일이 코일에 들어갈 때 인덕턴스가 증가할 때까지 초기에 더 많은 전류를 끌어온다. 이동 접점은 이동 코어에 의해 추진된다. 전자석에 의해 개발된 힘은 이동 접점과 고정 접점을 함께 지탱한다. 접촉기 코일에 전원이 차단되면 중력 또는 스프링이 전자석 코어를 초기 위치로 되돌리고 접점을 연다.

교류로 통전되는 컨택터의 경우, 코어의 작은 부분은 음영 코일로 둘러싸여 있어 코어의 자속을 약간 지연시킨다. 그 효과는 자기장의 교대 당김을 평균화하여 코어가 두 개의 라인 주파수에서 윙윙거리는 것을 방지하는 것이다.

접점이 열리거나 닫히는 것과 마찬가지로 아크 및 그에 따른 손상이 발생하기 때문에 컨택터는 매우 빠르게 개폐되도록 설계된다; 빠른 동작을 보장하기 위한 내부 티핑 포인트 메커니즘이 종종 있다.

그러나 급속 폐쇄는 접점 바운스를 증가시켜 원치 않는 추가 오픈 클로즈 사이클을 유발할 수 있다. 한 가지 해결책은 접점 바운스를 최소화하기 위해 두 개의 접점을 분리하는 것이다. 두 접점은 동시에 닫히도록 설계되었지만 회로가 잠시 분리되지 않고 호를 발생시키지 않도록 서로 다른 시간에 튕기도록 설계되었다.

경미한 변종에는 급속한 연계를 위해 설계된 여러 접점이 있다. 가장 먼저 접촉하고 마지막으로 파손하는 것은 접촉 마모가 가장 크며 접촉기 내부의 과도한 난방을 야기할 수 있는 내구성 높은 연결을 형성할 것이다. 그러나 그렇게 함으로써 1차 접촉을 아크로부터 보호하게 되므로, 1밀리초 후에 낮은 접촉 저항이 성립된다. 이 기법은 접촉기가 체결된 역순으로 해제되는 경우에만 유효하다. 그렇지 않으면 아크의 손상 효과가 두 컨택터에 고르게 분할될 것이다.[citation needed]

접촉기의 수명을 개선하기 위한 또 다른 기법은 접촉 닦기이다. 접촉은 오염을 제거하기 위해 최초 접촉 후 서로 지나간다.

아크 억제

주요 기사: 아크 억제

적절한 접촉 보호가 없으면 전류 아크가 발생하여 접촉부가 크게 저하되어 심각한 손상을 입는다. 두 접점(전극) 사이에 전기 호가 닫힘에서 열린 호(절단 호)로 전환되거나 열린 호에서 닫힘 호(만들기 호)로 전환될 때 발생한다. 브레이크 아크는 전형적으로 더 활력이 넘치고 따라서 더 파괴적이다.[4]

그 결과 전기 호에 의해 개발된 열은 매우 높으며, 결국 접촉면의 금속이 전류와 함께 이동하게 된다. 아크의 극도로 높은 온도(수천도)는 주변의 가스 분자를 갈라 오존, 일산화탄소 및 기타 화합물을 생성한다. 아크 에너지는 접촉 금속을 서서히 파괴하여 미세한 입자 물질로서 일부 물질이 공기 중으로 빠져나오게 한다. 이 활동으로 인해 접촉부의 소재가 시간이 지남에 따라 저하되어 궁극적으로 기기 고장의 원인이 된다. 예를 들어, 적절하게 적용된 접촉기는 동력 상태에서 작동할 때 1만~10만 번의 작동 수명을 가지며, 이는 2,000만 번의 작동을 초과할 수 있는 동일한 장치의 기계적(비동력) 수명보다 현저히 적다.[5]

저전압(600V 이하)의 대부분의 모터 제어 접촉기는 에어 브레이크 접촉기이며, 대기압의 공기가 접점을 감싸고 회로를 방해할 때 호를 끈다. 현대의 중전압 AC 모터 제어기는 진공 컨택터를 사용한다. 고전압 AC 접촉기(1,000V 이상)는 접점 주위의 진공 또는 불활성 가스를 사용할 수 있다. 고전압 DC 접촉기(600V 이상)는 여전히 아크 에너지를 파괴하기 위해 특수 설계된 아크 치트 내의 공기에 의존한다. 고압 전기 기관차는 압축 공기에 의해 작동되는 지붕 장착 회로 차단기에 의해 간접 공급으로부터 격리될 수 있다. 동일한 공기 공급 장치를 사용하여 형성되는 호를 "방출"할 수 있다.[6][7]

등급

접촉기는 접촉당 설계 부하 전류(극),[8] 최대 내전류, 듀티 사이클, 설계 수명, 전압 및 코일 전압으로 정격한다. 범용 모터 제어 컨택터는 대형 모터의 무거운 시동 듀티에 적합할 수 있다. 이른바 "확정 목적" 컨택터는 에어컨 컴프레서 모터 시동과 같은 용도에 신중하게 조정된다. 북미와 유럽의 접촉자 등급은 서로 다른 철학을 따르는데, 북미의 범용 공작기계 접촉자는 일반적으로 적용의 단순성을 강조하는 반면, 유럽 등급철학은 응용 프로그램의 의도된 수명주기에 대한 설계를 강조한다.

IEC 활용 범주

접촉자의 현재 등급은 이용 범주에 따라 달라진다. 표준 60947의 IEC 범주의 예는 다음과 같다.

  • AC-1 - 비귀납적 또는 약간 귀납적 부하, 저항 용해로
  • AC-2 - 슬립링 모터 시동: 시동, 끄기
  • AC-3 - 다람쥐-케이지 모터의 시동 및 모터의 속도가 빨라진 후에만 끄기(잠긴 로터 암페어(LRA), 브레이크 풀 로드 암페어(FLA))
  • AC-4 - 인칭 및 플러그 듀티가 있는 다람쥐 케이지 모터의 시작 빠른 시작/정지 (LRA 만들기 및 차단)

릴레이 및 보조 접점 블록은 IEC 60947-5-1에 따른 정격이다.

  • AC-15 - 전자기 부하 제어(>72 VA)
  • DC-13 - 전자석 제어

NEMA

저전압 모터용 NEMA 접촉기(1,000볼트 미만)는 NEMA 크기에 따라 정격되며, NEMA는 최대 연속 전류 정격과 부착 유도 모터에 대한 마력별 정격을 제공한다. NEMA 표준 컨택터 크기는 00, 0, 1, 2, 3 ~ 9로 지정된다.

마력 정격은 전압과 NEMA 표준 ICS2에 명시된 일반적인 유도 모터 특성 및 듀티 사이클을 기반으로 한다. 예외적인 듀티 사이클 또는 특수 모터 유형은 공칭 정격과는 다른 NEMA 스타터 크기를 요구할 수 있다. 제조자의 문헌은 백열 조명 또는 동력 계수 보정 캐패시터와 같은 비 모터 부하에 대한 선택을 안내하는 데 사용된다. 중전압 모터용 접촉기(1,000V 이상)는 전압 및 전류 용량으로 정격한다.

접촉기의 보조 접점은 제어 회로에 사용되며 필요한 파일럿 회로 듀티에 대한 NEMA 접점 정격으로 평가된다. 일반적으로 이러한 접점은 모터 회로에 사용되지 않는다. 명명법은 문자 뒤에 3자리 숫자가 표시되며, 문자는 접점의 전류 정격과 전류 유형(즉, AC 또는 DC)을 지정하고, 숫자는 최대 전압 설계 값을 지정한다.[9]

적용들

조명제어

접촉기는 사무실 건물이나 소매 건물과 같은 대형 조명 설비의 중앙 제어를 제공하는 데 종종 사용된다. 컨택터 코일의 전력 소비를 줄이기 위해 두 개의 작동 코일이 있는 래칭 컨택터를 사용한다. 순간적으로 전원이 공급된 한 코일은 전원 회로 접점을 닫고, 그 다음 기계적으로 닫힌 상태로 유지되며, 두 번째 코일은 접점을 연다.

마그네틱 스타터

주요기사 : 마그네틱 스타터

자기 시동기는 전기 모터에 전력을 공급하도록 설계된 장치다. 콘택터를 필수 구성품으로 포함시키는 동시에 전원 차단, 저전압 및 과부하 보호 기능도 제공한다.

진공 접촉기

진공 컨택터는 진공병 캡슐화된 접점을 활용하여 호를 억제한다. 이 아크 억제는 접점이 훨씬 더 작고 더 높은 전류에서 에어 브레이크 접점보다 더 적은 공간을 사용할 수 있도록 한다. 접점이 캡슐화됨에 따라, 진공 접촉기는 채굴과 같은 더러운 응용 분야에서 상당히 광범위하게 사용된다. 진공 컨택터는 또한 1000~5000볼트의 중전압에서도 널리 사용되어 많은 용도에서 오일이 채워진 회로 차단기를 효과적으로 대체한다.

진공 컨택터는 AC 시스템에서만 사용할 수 있다. 접점을 열 때 생성된 AC 호는 현재 파형의 제로 크로싱에서 자체 추출되며, 진공이 열린 접점을 가로질러 호를 다시 스트라이크하는 것을 방지한다. 따라서 진공 컨택터는 전기 아크의 에너지를 교란하는데 매우 효율적이며, AC 파형의 주기성에 의해 최대 중단 시간이 결정되기 때문에 상대적으로 빠른 전환이 필요할 때 사용된다. 60Hz 전력(북미 표준)의 경우, 1초의 1/120 또는 0.008333초 이내에 전원이 중단된다.

머큐리 계전기

수은계전기(Mercury defence relay) 또는 수은접점기(Mercury contactor)라고도 불리는 수은계전기(Mercury contactor)는 절연된 밀폐 용기의 액체금속 수은을 전환원소로 사용하는 계전기다.

수성습계전기

수은을 이용한 계전기란 일반적으로 갈대 계전기로서 접점이 수은으로 젖어 있는 계전기 형태를 말한다. 이것들은 15암페어 이상의 전류를 위한 것이 아니기 때문에 접촉기로 간주되지 않는다.

캠축 작동

일련의 접촉기를 순차적으로 작동할 경우, 이는 개별 전자석 대신 캠축에 의해 수행될 수 있다. 캠축은 전기 모터 또는 공압 실린더에 의해 구동될 수 있다. 고체 상태의 전자 장치가 등장하기 전에는 캠축 시스템이 전기 기관차의 속도 제어에 일반적으로 사용되었다.[10]

릴레이와 컨택터의 차이점

모터 회로 제어에 대한 현재 정격 및 정격 외에 컨택터는 릴레이에서 찾을 수 없는 다른 구성 세부 정보를 가지고 있는 경우가 많다. 저출력 계전기와는 달리 컨택터는 일반적으로 모터 시동 인러시 전류와 같은 중전류를 차단할 수 있도록 아크 억제를 위한 특수 구조를 가지고 있다. 컨택터는 일반적으로 모터 제어 회로에 사용되는 파일럿 의무 정격의 추가 접촉 블록을 설치하기 위한 규정을 가지고 있다.

  • 릴레이의 코일 전압이 높은 경우는 드물지만, 가능한 최대 600V AC까지 24V AC/DC에서 코일 전압을 가진 컨택터에서 종종 발견된다.
  • 릴레이는 일반적으로 닫힌 접점을 가지고 있지만, 컨택터는 대개 닫히지 않는다(전원이 차단되면 연결이 없다).
  • 콤비네이션 모터 시동기는 컨택터만 사용
  • 릴레이의 경우 전환 시간이 훨씬 빠르다.[citation needed]

참조

  1. ^ Croft, Terrell; Summers, Wilford, eds. (1987). American Electricians' Handbook (Eleventh ed.). New York: McGraw Hill. p. 7-124>. ISBN 0-07-013932-6.
  2. ^ 전기 강의실, [1], 컨택터 – 시공, 작동, 적용 및 선택
  3. ^ 크로프트 & 서머스 1987 페이지 7-125
  4. ^ Holm, Ragnar (1958). Electric Contacts Handbook (3rd ed.). Berlin / Göttingen / Heidelberg: Springer-Verlag. pp. 331–342.
  5. ^ "Contact Life: Unsuppressed vs. Suppressed Arcing". Arc Suppression Technologies. April 2011. Lab Note #105. Retrieved February 5, 2012.
  6. ^ Hammond, Rolt (1968). "Development of electric traction". Modern Methods of Railway Operation. London: Frederick Muller. pp. 71–73. OCLC 467723.
  7. ^ Ransome-Wallis, Patrick (1959). "Electric motive power". Illustrated Encyclopedia of World Railway Locomotives. London: Hutchinson. p. 173. ISBN 0-486-41247-4. OCLC 2683266.
  8. ^ "All about circuits". All about circuits. Retrieved September 18, 2013.
  9. ^ "General Information / Technical Data NEMA / EEMAC Ratings" (PDF). Moeller. p. 4/16. Retrieved September 17, 2013 – via KMParts.com.
  10. ^ "Electric Locomotives". The Railway Technical Website. n.d.