Wat is het verschil tussen een relais en een contactor: kenmerken en verschillen

Bij het ontwerpen van elektrische netwerken van uiteenlopende complexiteit (niet alleen het aantal eindgebruikers, maar ook hun elektrische kenmerken) worden ontwerpers geconfronteerd met de noodzaak om het openen en sluiten van circuits te automatiseren. Gelukkig is er geen tekort aan geschikte apparaten. Er zijn tientallen modellen relais en contacten op de markt voor zowel lage- als hoge-stroomsystemen.

Maar daar ligt het probleem. Het is niet altijd duidelijk welke openings- of sluitingsinrichting beter kan worden gebruikt. En terwijl alles duidelijk is over de elektrische parameters, is het werkingsprincipe niet zo duidelijk.

En daarom bekijken we in dit artikel het verschil tussen een relais en een contactor, de bijzonderheden van hun gebruik en de fundamentele verschillen tussen de twee categorieën apparaten.

De kenmerken van netwerken met verschillende inductieniveaus

Een van de grootste uitdagingen bij het elektrisch ontwerp zijn vonkfouten op belangrijke contacten. Ze kunnen zelfs thuis voorkomen – als u bijvoorbeeld een niet-conforme oplader voor een smartphone of laptop aansluit, kunt u een kleine, korte flits zien. Het heet een boogontlading.

Boogfouten (elektrische bogen) worden gekenmerkt door hoge spanningen vanwege het potentiaalverschil tussen beide zijden. En de hoeveelheid stroom die het produceert kan heel klein zijn. Bij het kammen van lang haar met kammen van synthetisch materiaal kunnen bijvoorbeeld vonkontladingen worden waargenomen – en de “vonken” die erdoor worden gestuurd kunnen zeker niemand doden. Hun spanning kan in de tienduizenden volt lopen…

Elektrische vlambogen op sleutelcontacten (schakelaars, relais, zelfs stopcontacten) zijn van dezelfde aard, maar met een veel destructiever effect. Omdat ze onmiddellijk de temperatuur verhogen van het oppervlak dat ze aanraken, kunnen ze metaal smelten. Daarom worden ze ook gebruikt bij het lassen.

Bovendien neemt volgens de wet van Joule-Lenz de stroomsterkte aanzienlijk toe wanneer een boog wordt geraakt. In wezen is er iets van een kortsluiting, maar een die niet (op korte termijn) leidt tot schade aan apparaten of het circuit.

In wisselstroomnetwerken wordt boogvorming voornamelijk veroorzaakt door inductie. Meer bepaald, bij het aansluiten van eindverbruikers met een aanzienlijke inductie. Dit is het gevolg van verschillende natuurkundige wetten, waaronder zelfs de vorming van reactieve stromen.

In netwerken met eindgebruikers met een hoge inductie is het gebruik van relais af te raden, en zelfs gevaarlijk. Het klassieke mechanisme van deze schakelaar houdt in dat eenvoudigweg twee contacten worden verbonden om een circuit te vormen – door tijd, commando, temperatuur of andere externe factoren, afhankelijk van het type en het doel van het apparaat. Maar in ieder geval leidt dit schakelmechanisme tot vonkvorming. En dit wordt op zijn beurt gekenmerkt door een hoog risico voor het relais zelf.

Wanneer moet een relais worden gebruikt?

Ga er niet van uit dat klassieke relais uitsluitend bedoeld zijn voor gebruik in circuits met lage stroomsterkte (huishoudelijk of sommige industriële circuits). Deze armaturen presteren goed onder verschillende omstandigheden. Zo worden relais in de luchtvaart vaak gebruikt om directe stromen tot honderden ampères te schakelen.

Het belangrijkste kenmerk van deze elektromechanische apparaten is dat zij niet geschikt zijn voor boogfouten. Hun contacten kunnen door dit effect fysiek worden beschadigd, wat leidt tot functieverlies en andere negatieve gevolgen – tot kortsluiting of de vernietiging van de uiteindelijke apparatuur toe.

Relais zijn zeer geschikt voor het schakelen van secundaire circuits waarin eindgebruikers met een lage inductie zijn opgenomen. Bv. lampen en verlichtingssystemen, alarmsystemen, elektrische apparaten met een laag vermogen. Het is ideaal als de aangesloten apparatuur geen elektromotoren of andere functionele elementen met een aanzienlijk inductieniveau heeft.

Tegelijkertijd doen spanning en stroom er niet toe. Er zijn zwakstroomrelais voor gebruik in huishoudelijke installaties, en sterkstroomrelais die zijn ontworpen om continu stromen van meer ampère te schakelen. Het belangrijkste is nu juist de kwestie van de inductie en de daaruit voortvloeiende vorming van “vonken”.

Overigens zijn voedingen die wisselstromen omzetten in gelijkstromen met verminderde spanning en sterkte apparaten met een relatief hoge inductantie. Daarom is het beter geen relais te gebruiken om ze te schakelen. Dat is ook de reden waarom ze soms “vonken” als ze in het stopcontact zitten.

Wanneer het raadzaam is contactors te gebruiken

Magneetschakelaars zijn bedoeld voor het schakelen in wisselstroomnetwerken, waarin belastingen met een hoge inductie zijn aangesloten. Zij zijn niet bestand tegen boogfouten, maar proberen boogfouten met alle middelen te voorkomen. Daartoe zijn zij uitgerust met extra beschermingscomponenten van verschillende typen, één of meer:

1. brandbluskamers. Er zijn speciale roosters die vonken neutraliseren. De boog, die tussen de metalen platen doorgaat, vergroot zijn lengte – en koelt dus af tot hij volledig gedoofd is;

2. Mechanisch beweegbare contacten, die geschikt zijn voor actief schakelen. De meeste huishoudelijke en industriële schakelaars zijn ontworpen voor een schakelfrequentie tussen 30 en 3600 schakelhandelingen (aan/uit-cycli) per uur;

3. Afzonderlijk controlecircuit. In dit circuit circuleert een hulpcircuit, dat een aanzienlijk lagere spanning heeft dan het hoofdcircuit.

Dankzij al deze ontwerp- en technologische kenmerken zijn de schakelaars geschikt voor de regeling van netwerken met aangesloten verbruikers met hoge inductie – van huishoudelijke apparaten met elektrische motoren (koelkasten, wasmachines, ventilatoren) tot industriële machines.

Bovendien zij opgemerkt dat machines met elektromotoren bij het starten aanzienlijk meer stroom trekken dan tijdens de werking. Wanneer een motor start, stijgt het vermogen in schoppen – en dus ook de stroomsterkte (in ampères) – waardoor de lijn overbelast raakt. Relais die bedoeld zijn voor gebruik in netwerken met lage stroomsterkte zijn vaak niet geschikt voor dergelijke overbelastingen. Dergelijke problemen doen zich niet voor bij contactors.

Evenmin mag worden aangenomen dat de magneetschakelaar een apparaat is voor gebruik in circuits met hoge stroomsterkte. Er zijn modellen voor huishoudelijk gebruik. Er zijn bijvoorbeeld schakelaars op de markt met een nominale spanning van 230 V en een stroomsterkte van 10 Ampère. In dit geval zijn hun spoelen aangesloten op hulpcircuits van 110V.

Vergelijking van relais en schakelaars

Laten we dus samenvatten door deze twee soorten netschakelaars te vergelijken.

Als zij bestemd zijn voor apparatuur die hogere aanloopstromen vereist of gekenmerkt wordt door een hoge inductie en/of reactieve spanning tijdens de werking, zijn magneetschakelaars de juiste keuze. In andere gevallen volstaat het relais.