Forskellen mellem et relæ og en kontaktor: Funktioner og forskelle

Ved planlægning af et strømnetværk af varierende kompleksitet (herunder ikke kun antallet af slutbrugere, men også deres elektriske egenskaber) står designere over for behovet for at automatisere åbning og lukning af kredsløb. Heldigvis er der ikke mangel på passende udstyr. Der findes dusinvis af relæ- og kontaktmodeller på markedet til både lav- og højstrømsanlæg.

Men heri ligger problemet. Det er ikke altid indlysende, hvilken anordning der er bedst egnet til at åbne eller lukke et elektrisk kredsløb. Mens de elektrotekniske detaljer er klare, er funktionsprincippet det ikke.

Og derfor vil vi i dette materiale se på forskellen mellem et relæ og en kontaktor, de særlige forhold ved deres anvendelse og de grundlæggende forskelle mellem de to kategorier af enheder.

Egenskaber ved net med forskellige induktansniveauer

En af de største udfordringer i forbindelse med design af elektriske netværk er lysbuer på afbryderkontakterne. De kan endda forekomme i hjemmet – hvis du f.eks. tilslutter en defekt oplader til en smartphone eller bærbar computer, kan du se et lille, kortvarigt elektrisk glimt. Det kaldes en lysbuefejl.

Lysbueudladninger (elektriske lysbuer) er kendetegnet ved høje spændinger som følge af en potentialforskel mellem siderne. Strømstyrken kan være meget lav. Der kan f.eks. observeres lysbuer, når man f.eks. kæmmer langt hår med en kam af syntetiske materialer – og de “gnister”, der spredes ud, er bestemt ikke i stand til at dræbe nogen. Deres spændinger kan være på titusindvis af volt.

Lysbuer på kontakterne i afbrydere (afbrydere, relæer, selv stikkontakter) er af samme art, men også langt mere skadelige. Fordi de øger temperaturen på den overflade, de opstår på, midlertidigt, kan de smelte metal. Det er faktisk derfor, de anvendes til svejsning.

I henhold til Joule-Lenz-loven er der også en betydelig stigning i strømstyrken, når der dannes en lysbue. Der er i det væsentlige tale om noget, der ligner en kortslutning, men uden at der (på kort sigt) sker skade på enhederne eller kredsløbet.

I vekselstrømsnet er lysbuestrømme hovedsagelig forårsaget af induktion. Mere præcist, når slutforbrugere med en betydelig induktans tilsluttes. Dette skyldes flere fysiske love, herunder dannelsen af reaktive strømme.

Det er ikke tilrådeligt eller endog farligt at anvende relæer i net, hvor der er installeret slutforbrugere med høje induktanser. Den klassiske mekanisme af denne switch indebærer simpelthen at forbinde to kontakter for at danne et kredsløb – ved tid, kommando, temperatur eller andre eksterne faktorer afhængigt af enhedens type og formål. Men under alle omstændigheder fører en sådan koblingsmekanisme til en lysbue. Dette udgør igen en stor risiko for selve relæet.

Hvornår det er hensigtsmæssigt at anvende relæer

Du må ikke antage, at klassiske relæer udelukkende er beregnet til brug i strømkredsløb med lav strømstyrke (husholdninger eller visse industrielle kredsløb). Disse enheder fungerer godt under forskellige forhold. F.eks. anvendes relæer ofte i luftfartsapplikationer til at skifte jævnstrømme på op til flere hundrede ampere.

Det vigtigste kendetegn ved disse elektromekaniske anordninger er, at de ikke er lysbuefejlklassificeret. Deres kontakter kan blive fysisk beskadiget af denne effekt, hvilket kan medføre funktionstab og andre negative virkninger – op til og med kortslutning eller ødelæggelse af det endelige udstyr.

Relæer er velegnede til at skifte sekundære kredsløb, hvor der indgår slutforbrugere med lav induktans. F.eks. lamper og belysningssystemer, alarmsystemer, elektriske apparater med lavt strømforbrug. Det er ideelt, hvis det tilsluttede udstyr ikke har elmotorer eller andre funktionelle elementer med et betydeligt induktionsniveau.

Samtidig er spænding og strøm ligegyldigt. Der findes lavstrømsrelæer til brug i husholdningsinstallationer og højstrømsrelæer til at koble jævnstrømme med høj ampere. Det handler om induktion og den deraf følgende dannelse af gnister.

Strømforsyninger, der omdanner vekselstrøm til jævnstrøm med reduceret spænding og strøm, er i øvrigt apparater med en relativt høj induktans. Derfor er det bedre ikke at bruge relæer til at skifte dem. Det er også derfor, at de nogle gange “gnistrer”, når de er tilsluttet.

Hvornår skal man bruge kontaktorer

Kontaktorer anvendes til at skifte vekselstrømsnet, hvor der er tilsluttet belastninger med høj induktans. De er ikke resistente over for lysbuefejl, men forsøger på alle måder at undgå dem. De er udstyret med forskellige typer supplerende beskyttelseskomponenter, en eller flere af dem:

1. Kamre til lysbueslukning. Der er tale om særlige gitre, som neutraliserer “gnisterne”. Lysbuen går mellem metalpladerne, forlænger sig – og afkøles således, indtil den er helt slukket;

2. Mekanisk bevægelige kontakter, egnet til aktiv kobling. De fleste kontaktorer til husholdnings- og industribrug er konstrueret til en koblingsfrekvens på mellem 30 og 3.600 tændinger i timen (ON/OFF-cyklusser);

3. Et separat kontrolkredsløb. En hjælpestrøm, der cirkulerer i relæet, har en betydeligt lavere spænding end hovedstrømmen.

Takket være alle disse konstruktionsmæssige og teknologiske egenskaber er kontaktorer velegnede til styring af netværk med tilsluttede forbrugere med betydelig induktans – fra husholdningsapparater med elmotorer (køleskabe, vaskemaskiner, ventilatorer) til industrimaskiner.

Desuden er det værd at bemærke, at maskiner med elmotorer har en tendens til at trække betydeligt mere strøm ved start end under drift. Når en motor starter op, er strømmen høj – og det samme gælder strømstyrken (i ampere) – og dermed bliver ledningen overbelastet. Ofte er relæer, der er beregnet til brug i lavstrømsnetværk, ikke i stand til at modstå sådanne overbelastninger. Ingen sådanne problemer med kontaktorer.

På samme måde er en kontaktor ikke en anordning, der skal anvendes i installationer med stærk strøm. Der findes modeller til anvendelse i boliger. Der findes f.eks. kontaktorer på markedet med en nominel spænding på 230 volt og en strømstyrke på 10 ampere. I dette tilfælde er deres spoler forbundet til ekstra 110 V-kredse.

Sammenligning af relæer og kontaktorer

Så lad os opsummere ved at sammenligne de to typer af koblingsudstyr.

Hvis der skal anvendes belastninger, der kræver højere strømme ved opstart, eller som er kendetegnet ved høj induktivitet og/eller høj reaktiv spænding under drift, er det tilrådeligt at anvende kontaktorer. I andre tilfælde vil et relæ være tilstrækkeligt.