مفهوم الملامس الكهربائي من حيث مبدأ العمل والتركيب

ما هو المفهوم العام للملامس الكهربائي؟

الملامس الكهربائي هو عبارة عن جهاز تحكم “كهروميكانيكي” يستخدم لإنشاء أو قطع الاتصال بين الحمل ومصدر الطاقة، لذك؛ فإن استخدام الملامس يشبه التتابع، ولكن يُعرف الجهاز المستخدم لتطبيق حمل التيار العالي باسم الموصل والجهاز المستخدم لتطبيقات التيار المنخفض يُعرف باسم (Relay).

ولدى جهة الاتصال عدة جهات اتصال حسب التطبيق والتحميل، بشكل عام عادة ما تكون جهات الاتصال هذه مفتوحة (NO) جهة اتصال، ومن ثم يتم إغلاق الحمل عندما يتم إلغاء تنشيط ملف الموصل، ولكن يمكن للموصل التصميم لكل من التطبيقات المفتوحة والمغلقة عادةً، حيث أن التطبيق الأكثر شيوعاً للملامس هو في المبدئ الذي يستخدم لتشغيل وإيقاف تشغيل المعدات مثل المحرك والمحول.

كما أن الملامس هو مفتاح يتم التحكم فيه كهربائياً، بحيث يستخدم لتبديل دائرة الطاقة، وعلى غرار المرحل إلا مع معدلات تيار أعلى، كما يتم التحكم في الموصل بواسطة دائرة ذات مستوى طاقة أقل بكثير من الدائرة المبدلة، لذلك؛ فإنه غالباً ما تستخدم الموصلات لمحرك بقوة (150) حصان.

المكونات الرئيسية للملامس الكهربائي:

لفائف أو مغناطيس كهربائي:

يتم لف الملف على قلب كهرومغناطيسي ويتصرف “كمغناطيس كهربائي”، وبشكل عام؛ فإنه يتكون من جزأين، أحدهما جزء ثابت والثاني جزء متحرك، ويكون ضمن ينبوع متصل بين كلا الجزأين، ومن ثم؛ فإن هناك ترتيب عودة النابض.

كما أن هناك قضيب متصل بالجزء المتحرك، بحيث يُعرف هذا الركب أيضاً باسم المحرك، وذلك عندما تكون قوة الملف أكبر من قوة الزنبرك؛ فإنه يتم توصيل كلا الملامسين وعندما تكون قوة الزنبرك أكبر من قوة الملف، بحيث يتم استخراج كلا الملامسين مع كل منهما.

لذلك سوف تتدفق كمية صغيرة جداً من التيار عبر الزنبرك من الإمداد أو “دائرة التحكم الخارجية” لإثارة قلب “المغناطيس الكهربائي”، وبالنسبة لتطبيقات التيار المتردد؛ فإنه يتكون اللب الكهرومغناطيسي من الحديد الناعم المصفح لتقليل تيار الدوامة، وبالنسبة لتطبيقات التيار المستمر؛ فإنه لا توجد مشكلة في تيار الدوامة، فاللب الداخلي يكون مصنوع من الفولاذ الصلب.

الغلاف أو الإطار الخارجي:

يستخدم الغلاف لحماية الأجزاء الداخلية للموصل، وهي مصنوعة من البلاستيك أو النايلون 6 أو السيراميك أو “الباكليت”، بحيث يوفر الغلاف للمغناطيس الكهربائي وجهات الاتصال، كما يتم استخدام الغلاف لعزل نقاط التلامس وتوفير الحماية من الغبار والزيت والطقس ومخاطر الانفجار الأخرى، حيث أنه يتجنب الملامسة المباشرة للتلامس عند تشغيله.

الجزء الملامس:

هذا هو المكون الوحيد الذي سيتدفق منه تيار الحمل بالكامل، ومن ثم؛ فهو مكون مهم جداً للموصل، كما يتم تصنيف جهات الاتصال (الملامسات) على أنها جهات اتصال طاقة واتصال إضافي ونابض اتصال، حيث أن هناك نوعان من ملامسات القوة، وهما اتصال ثابت واتصال متحرك.

لذلك تتميز المواد المستخدمة في جهات الاتصال بمقاومة قوس مستقرة ومقاومة لحام عالية، كما يجب أن تتحمل هذه المواد الإجهاد الميكانيكي والتآكل والقوس، كذلك مقاومة هذه المادة منخفضة قدر الإمكان لأن تيار الحمل الكامل سيمر عبر جهات الاتصال.

وبالنسبة لتطبيق التيار المنخفض، تتكون جهات الملامسات الحقيقية هذه من أكسيد الكادميوم الفضي والنيكل الفضي، ومن أجل تطبيق التيار العالي والتيار المستمر؛ فهي مكونة من أكسيد القصدير الفضي.

بحيث يتم توصيل عضو الإنتاج للمغناطيس الكهربائي بجهة الاتصال المتحركة، ومن ثم يتحرك الاتصال المتحرك بفعل مغناطيس كهربائي ويتصل أو ينفصل مع جهة الاتصال الثابتة، وذلك كما هو موضح بالشكل التالي:

آلية العمل الخاصة بالملامس الكهربائي:

هناك مجال كهرومغناطيسي ينتج عندما يتم تنشيط الملف الكهرومغناطيسي، وكما هو واضح في البناء؛ فإن الاتصال المتحرك للموصل متصل بحافظة (قضيب معدني) لمغناطيس كهربائي، وخاصةً عندما ينتج “مجال كهرومغناطيسي”، يتعرض المحرك للقوة ويسحب نحو جهة الاتصال الثابتة، حيث أن القوة الناتجة عن الملف أكبر من قوة الزنبرك، لذا تبقى كلتا جهات الاتصال في هذا الوضع حتى لا يتم فصل الطاقة عن الملف.

وبمجرد إلغاء تنشيط الملف، تكون القوة الكهرومغناطيسية صفرية ويسحب المحرك للخلف بسبب قوة الزنبرك والعودة في الحالة الطبيعية (وضع الإيقاف)، وذلك كما تم تصميم الموصلات للتشغيل السريع والمتعارف عليه (ON-OFF).

كذلك قد يكون إدخال ملف الموصل (AC) أو (DC) أو في بعض الحالات؛ فإنه يتم استخدام الملف العام كملف كهرومغناطيسي، بحيث تعمل الملفات العامة على التيار المتردد والتيار المستمر، كما يحدث قدر ضئيل من فقدان الطاقة في جهات الاتصال ويتم استخدام دائرة اقتصادية لتقليل هذه الخسارة.

وأثناء إجراء وفك الاتصالات؛ فإنه يتم إنتاج قوس بين جهات الاتصال. قد يقلل هذا القوس من عمر الموصل لأنه يزيد من درجة حرارة جهات الاتصال. بسبب القوس الكهربائي، كما يتم إنتاج الغازات الضارة مثل أحادي أكسيد، ومن ثم؛ فإن هناك عدة طرق تستخدم للتحكم في الأقواس وانقراضها.

أيضاً يتم اختيار الموصلات على أساس تيار الحمل والجهد ونطاق التحكم في الجهد والتطبيق بناءً على فئة الاستخدام، لذلك إذا كنت تريد التحقق من أن اتصال جهات الاتصال مفتوح أو مغلق؛ فيمكنك التحقق منه بمساعدة مقياس أوم، كذلك قم بتوصيل مقياس الأوميتر بين جهات اتصال الإدخال والإخراج، إذا أظهر المقياس قراءة غير محدودة؛ فإن جهات الاتصال مفتوحة وإذا أظهر المقياس صفراً ويتم إغلاق جهات الاتصال.

أنواع الملامسات الكهربائية:

مفتاح شفرة السكين:

هذا هو أقدم نوع من الموصلات التي تستخدم محركات كهربائية (ON) و (OFF)، بحيث يتكون من شريط معدني برافعة، كما تستخدم الرافعة لسحب الشرائط المعدنية، وهذا هو الملامس اليدوي، كما أنه ومن الصعب جداً تشغيل وإيقاف التشغيل يدوياً، وذلك لأن هناك أيضاً فرصة لبلى العدسات اللاصقة.

الملامسات اليدوية (قواطع مزدوجة):

هناك الكثير من العيوب لملامسات شفرة السكين، ومن ثم؛ فإن الحل الوحيد للتغلب على هذه العيوب هو أنه تم اختراع موصل يدوي، وهذا النوع من الموصلات آمن للعمل مع وحدة أصغر.

كما يتيح لك العمل بمزيد من التيار في مساحة أصغر، بحيث تقسم جهات الاتصال المزدوجة الاتصال وإنشاء مجموعتين من جهات الاتصال، وكما يوحي الاسم؛ فإنه لا يمكن التحكم فيه عن طريق جهاز التحكم عن بعد أو اللاسلكي، لذلك يجب أن يعمل عن طريق التحكم اليدوي، بحيث يقوم المشغل بالتشغيل وإيقاف التشغيل يدوياً.

الملامس المغناطيسي:

تصميم هذا النوع من الموصلات هو الأكثر تقدماً بين جميع أنواع الموصلات الأخرى، وهذا هو نوع قواطع كهرومغناطيسية ويمكن أن يعمل تلقائياً، كما يتطلب كمية صغيرة من دائرة التحكم لتشغيل وإيقاف الحمل، لذلك؛ فإن تشغيل هذا الموصل آمن مقارنة بالموصل اليدوي، وهذا هو الموصل الأكثر استخداماً في التطبيقات الصناعية، كما يتطلب كمية صغيرة جداً من التيار لإجراء اتصال بين الحمل ومصدر الطاقة.