آموزش, دانشنامه

رله (relay)

relay

رله چیست؟

رله یک قطعه الکترومکانیکی است که کاربرد آن در مدارات الکتریکی مانند یک کلید ساده می باشد

با این تفاوت که برخلاف کلیدکه برای باز و بسته شدن آن باید به صورت دستی عمل کرد

در رله باز و بسته شدن بوسیله جریان الکتریکی انجام می شود.

به عبارت دیگر:
رله یک تجهیز حفاظتی و کلیدزنی اتوماتیک بوده که قادر به تشخیص شرایط غیر عادی مدار‌های الکتریکی می‌باشد.

این تجهیزات هنگام دریافت یک یا چند سیگنال الکتریکی مانند ولتاژ و جریان، کنتاکت‌های بار را باز و بسته می‌کنند.

رله‌ها در مکان‌هایی که نیاز به کنترل مدار بوسیله یک سیگنال کوچک و یا کنترل چندین مدار توسط یک سیگنال باشد استفاده می‌گردد.

رله را ژوزف هانری در سال ۱۸۳۵ میلادی اختراع کرد.

عملکرد اصلی این تجهیز، قطع یا وصل کنتاکت برای خاموش یا روشن کردن کلید، بدون دخالت انسان و به کمک یک سیگنال می‌باشد.

رله‌ها عمدتا برای کنترل کردن مدار توان بالا توسط یک سیگنال توان پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

همچنین رله‌ها بهترین وسیله برای عایق گالوانیک بین ولتاژ‌های بالا و پایین در یک مدار می‌باشند

تفاوت رله و کلید

طبق تعریفی که در بالا نیز ارائه گردید، رله همان کلید است، با این تفاوت که کلید را نمی‌توان از راه دور کنترل کرد یا از آن به‌عنوان یک کنترل‌کننده هوشمند استفاده کرد، پس می‌توان رله را کلید هوشمند نیز نامید که علاوه بر داشتن ساختار اصلی یک کلید ویژگی‌ها و امکانات بیشتری نیز داراست

ساختمان داخلی رله

relay
relay

آهنربای الکتریکی : یک آهنربای الکتریکی نقش مهمی در داخل رله ایفا می کند. این قطعه یک فلز است که ویژگی مغناطیسی ندارد، اما می تواند به کمک یک سیگنال الکتریکی به یک آهنربا تبدیل شود.هنگام عبور جریان از هادی، خاصیت آهنربایی پیدا می کند . بنابراین، هنگامی که یک فلز که با سیم مسی سیم پیچی شده و توسط یک منبع مناسب تغذیه شود، این فلز می تواند به عنوان یک آهنربا عمل کرده و فلزات را در محدوده خود جذب کند. تیغه متحرک: تیغه متحرک یک قطعه فلزی ساده است که روی یک محور یا یک پایه به صورت متعادل قرار گرفته که می تواند توسط کنتاکت متصل به آن مدار را قطع یا وصل کند. کنتاکت: هادیهایی هستند که درون دستگاه وجود دارند و به ترمینال ها وصل شده اند. یوغ : یک قطعه فلزی کوچک است که بر روی هسته نصب شده و زمانی که هسته مغناطیس می شود ، تیغه را جذب و نگه می دارد. فنر(سفارشی): تعداد کمی رله به فنرنیاز ندارند ، درصورت استفاده از آن ، فنر به یک انتهای تیغه متصل می شود تا بتواند به آسانی حرکت کند.می توان به جای یک فنر، از یک پایه فلزی استفاده کرد

عملکرد رله:

عملکرد رله

رله از سه بخش سیم پیچ، فنر و کنتاکت ها تشکیل شده است. وقتی جریان در سیم پیچ جاری می شود یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد شده و موجب جذب میله آهنی توسط سیم پیچ می شود. انتهای میله آهنی مانند یک سوئیچ عمل کرده و مدار را باز یا بسته می کند. وقتی سیم پیچ مغناطیسی نباشد فنر موجود در رله میله آهنی را به حالت طبیعیش (باز یا بسته) برمیگرداند. در بلوک دیاگرام رله های الکترومکانیکی فنر نشان داده نشده ولی این فنر به صورت داخلی وجود دارد

بوبین (سیم‌پیچ ) ورودی: بوبین، سیم‌پیچ یا کویل ورودی. برای عملکرد بوبین نیاز به اتصال دوسر تغذیه ( + و -) به دوسر آن می‌باشد.

تیغه مشترک – COM : به این پایه سیگنال مشترک ( فاز در سیستم تکفاز و سر + تغذیه در سیستم DC) متصل می‌شود.

تیغه باز (NO-Normal Open) :این تیغه در حالت عادی باز است و با تحریک بوبین(ولتاژ دار شدن بوبین) بسته می‌شود.درصورتی‌که بخواهیم با تحریک ورودی، خروجی عمل نماید( اتصال تیغه COM به NO)، مصرف‌کننده را به این تیغه وصل می‌کنیم.

 تیغه بسته (NC-Normal Close) : این تیغه در حالت عادی بسته ( متصل به COM ) می‌باشد و درصورتی‌که بخواهیم با تحریک ورودی، خروجی قطع شود، مصرف‌کننده را به این تیغه وصل می‌کنیم.لازم به ذکر است که برخی از مدل‌های رله فاقد تیغه NC هستند و تنها COM و NO دارند.

تقسیم بندی رله ها

این تقسیم بندی صرفا برای رله های معمولی بوده و شامل رله های حفاظتی نمی شود و مسلما هدف ما ابتدا آموزش و بررسی خود رله به صورت مختصر بوده و سپس بررسی دقیق رله های قدرت یا همان رله های حفاظتی می باشد

سنجشی

زمانی

جهت یاب

جامد

حرارتی

رله سنجشی

همانگونه که از نامش بر می آید در زمینه سنجش عمل می کند یعنی شما باید یک میزان خاص از حساسیت را برای آن تعریف نمایید تا رله در صورت مشاهده تخطی از آن میزان مشخص، شروع به واکنش نماید به عنوان مثال؛ رله ما برای جریان های بالای ۲ آمپر تهیه شده است پس به محض اینکه جریان از ۲ آمپر بیشتر شود شاهد عکس العمل رله خواهیم بود، و قاعدتا در جریان های کمتر از ۲ آمپر اتفاق خاصی نباید رخ دهد، اکثر رله های حفاظتی در این دسته قرار می گیرند.

رله زمانی

رله زمانی به تنهایی برای حفاظت تأسیسات الکتریکی کاربرد ندارد، بلکه همراه با رله سنجشی برای حفاظت شبکه الکتریکی استفاده می‌گردد. زمان استعمال رلهٔ زمانی در مواقعی است که تأخیری عمدی در عمل کلیدزنی (قطع و وصل با فرکانس بسیار پایین) در شبکه مورد نظر باشد.

رله زمانی
رله زمانی

رله جهت یاب

یکی از عوامل مخرب در شبکه ها توان برگشتی می باشد.از رله جهت یاب، برای کنترل و سنجش جهت توان و نیرو در شبکه الکتریکی و یا قسمتی از شبکه جریان متناوب استفاده می‌شود. این رله از آن جهت نقش تعیین کننده‌ای در شبکه دارد که تعیین جهت نیرو برای حفاظت محلی و سلکتیو در اغلب شبکه‌ها کاملاً ضروری و لازم است. به کمک رله جهت یاب می‌توان فقط آن قسمت از شبکه که خسارت دیده و معیوب شده را از مدار خارج کرد. حتی می‌توان از این رله جهت حفاظت ژنراتور و توربین در موقع برگشت توان نیز استفاده نمود

رله حالت جامد SSR

یک قطعه الکترونیکی است که همانند رله‌های مکانیکی عمل می‌کند؛ ولی در این قطعه هیچ قسمت متحرکی وجود ندارد. در نتیجه باعث افزایش عمر قطعه شده است. در مداراتی که تعداد دفعات کلید زدن زیاد می‌باشد کاربرد دارد. از ویژگی‌های آن می‌توان به ابعاد کوچکتر این قطعه نسبت به رله‌های مکانیکی اشاره کرد. در این نوع رله‌ها یک ولتاژ حداقلی باید اعمال شود تا کلید زدن انجام شود لذا با یک رله ۲۵۰ ولتی نمی‌توانید برق ۱۲ ولت را کلید بزنید بر خلاف رله‌های معمولی است.

ssr
ssr

رله حرارتی

کاربرد این مدل از سوئیچ های کنترل جریان برای حفاظت است و از موتور الکتریکی در قبال حجم اضافه ای از بار از آن استفاده می کنند.روش کار این قطعه بر اساس اختلاف ضریب انبساط طولی دو تا فلز است.ساختار آن ها از این دو فلز تشکیل شده که جنس آن ها یکی آهن است و دیگری برنج . آن ها به روی هم پچ شده و یک پارچه شده اند. علاوه بر این ۳ تا تیغه نیز در آن ها به کار رفته در کنار سیم حامل.اگر جریانی بیشتر از حد مجاز داشته باشیم هادی گرم می شود.این گرما با بی متال انتقال پیدا می کند و سبب میشود که تیغه خم شود. خم شدن باعث فشار به اهرم می گردد، وقتی اهرم جا به جا شد ، میکروسودیچ که کنتاکت در آن به کار رفته حالت آن تغییر می کند و مدار را از کار می اندازد.

در رله اور لود که مدل سه فاز همین نمونه است ،برای عبور جریان مصرف کننده از ۳ پل قدرتاستفاده می کنند و در ضمن دو کنتاکت هم دارد.یکی برای بستن مدار تغزیه ای و دومی برای که حالت باط دارد بعد از انجام عمل بی متال بسته می گردد و خطای مدار را گزارش می کند.

در برخی مدل ها هم شما می توانید رله را بر مدل دستی و مدل اتوماتیکی تنظیم کنید.در مدل دستی برای آنکه قطعه به حالت اولیه برگردد  بعد از آن که بی متال را قطع کرد شما دکمه ریست را باید بزنید اما در حالت اتوماتیک خودش خودکار ایت

دو کاربرد اصلی رله ها عبارت‌اند از:

 ایزوله الکتریکی بین قسمت کنترل و بار

 افزایش توان خروجی (تقویت توان خروجی بخش کنترلی)

مهم‌ترین کاربرد در افزایش توان خروجی‌های PLC و دیگر تجهیزات درونی تابلو برق و تابلوهای آسانسور می‌باشد.
توجه: رله یک قطعه جهت استفاده در مدار فرمان می‌باشد و برای مصارف قدرتی حتماً باید از کنتاکتور استفاده نمود.

مشکلات رله

کندکاری: به دلیل حالت وضعیت مکانیکی رله قابلیت پاسخ دهی خوبی در فرکانس های بالا (قطع زیاد) ندارد و در مدل های ارزان تر حتی در حفاظت نیز جالب عمل نمی کند (در صورت وقوع اتصال کوتاه مدار باید در زمان بسیار اندکی قطع شود تا خسارت به حداقل برسد).

عدم کاربرد در توان های خیلی پایین: بله همانگونه که اطلاع دارید رله برای انجام عمل کلید زنی نیاز به ولتاژ دارد پس در مدارهایی با سطح ولتاژ های پایین عملا رله مفید نبود و به جای آن از ترانزیستور استفاده می شود.

تولید جرقه: خوب رله در ذات خودش همان کلید است پس داشتن آرک دور از انتظار نیست و همواره در دستگاه هایی که جرقه وجود دارد شاهد کاهش چشمگیر طول عمر آن قطعه نیز هستیم.

تخلیه سلفی: یکی از بزرگترین معایب رله تخلیه شارژ سلفی آن می باشد و البته این مشکل در هر دستگاهی که دارای سلف نیز هست رخ می دهد، سلف یک عنصر ذخیره ساز انرژی هست و هرگاه به مدار وصل گردد شارژ شده و به محض جدا شدن از مدار خود را در مدار تخلیه می کند!، به زبان ساده تر یعنی در مسیری که نباید هیچ گونه جریانی باشد ایجاد جریان آنی (تقریبا زیاد) می کند و البته راه حل نیز در زیر آمده است؛

دیود هرزگرد این دیود وظیفه اش جلوگیری از تخلیه سلف در مدار می باشد که مانند یک شیر یک طرفه عمل می کند، در تصویر زیر نحوه قرار گیری دیودهرزگرد در مدار رله، نمایش داده شده است.

اصطلاحات و عبارات رله

در این بخش برخی عبارات و اصطلاحات حول موضوع رله را توضیح می دهیم. برخی از آنها در بین جامعۀ مهندسی، تعمیرکاران و صنعتگران مصطلح شده و برخی، واژگان فنی مورد نیاز این نوشته هستند.

رله ۵ ولت: برای راه اندازی باید به سیم پیچ آنها ولتاژ ۵ ولت DC داده شود. رله های ۳ و ۶ و ۹ و ۱۲ و ۲۴ و ۴۸ ولت نیز موجودند.

رله الکترومغناطیسی: همان رلۀ الکترومکانیکی است.

رله میلون و رله بچه میلون: به نوعی از رلۀ الکترومکانیکی با ابعاد و شکل مشخص گفته می شود. رلۀ بچه میلون کوچکتر از رلۀ میلون است.

رله کتابی: به رله هایی که ابعادی شبیه به کتاب، باریک دارند، می گویند.

۵۰۰

رله صنعتی: یا رله قدرت به رله هایی با جریان بالاتر از رله های معمولی گفته می شود. این نوع رله ها معمولاً روی PCB مونتاژ نمی شوند و برای آنها اغلب پایه هایی وجود دارد که رله روی آن قرار می گیرد.

رله مخابراتی: معمولاً به رله هایی برای سوییچ ولتاژهای DC (کمتر از ۲۴ ولت) یا AC (کمتر از ۱۲۰ ولت) می گویند.

رله مینیاتوری: معمولاً به رله هایی با ابعاد کوچک و اغلب قابل نصب روی PCB می گویند.

رله شیشه ای: پوشش آن شفاف و اجزای درون آن مشخص است. نوع خاصی از رله نیست و گاهی به رله هایی که با برق شهر تحریک می شوند، گفته می شود.

رله فیش خور: در این رله ها، پایه ها شبیه سرسیم نری هستند و سیم ها به آن با سرسیم های مادگی و یا سوکت های مخصوص متصل می شوند.

رله کمکی (Auxiliary Relay): به رلۀ راه انداز یک وسیله که آن وسیله خودش راه انداز سیستمی دیگر است، رلۀ کمکی می گویند.

پارامترهای انتخاب رله مناسب:

جهت انتخاب یک رله باید با موارد زیر آشنا باشیم، یا به‌عبارت‌دیگر باید موارد زیر را به فروشنده اعلام کنیم تا رله مناسب را دریافت کنیم. بسته به شرایط یا حساسیت پروژه می‌توانیم تمام موارد یا برخی از آن‌ها را مشخص کنیم. موارد زیر به ترتیب اهمیت و اولویت لیست شده‌اند:

شرکت تولیدکننده و برند آن:در حال حاضر برندهای متنوعی در بازار یافت می‌شود، انواع برندهای چینی مانند TIANBO و NHG، برند OMRON که ساخت چین، مالزی و اندونزی آن در بازار یافت می‌شود و رله فیندر (finder) که از محبوبیت بیشتری نسبت به دیگر برندها در بازار برخوردار است.

نوع ولتاژ کاری: که به دو دسته AC و DC تقسیم می‌شوند.( توجه: این ولتاژ مربوط به ولتاژ تحریک بوبین می‌باشد و کنتاکت قابلیت اتصال به هر دو نوع ولتاژ AC و DC را داراست)

ولتاژ تحریک: ولتاژ تحریک یا ولتاژ بوبین می‌تواند رنج‌های مختلفی نظیر ۵، ۱۲، ۲۴، ۴۸ ، ۱۱۰ و ۲۲۰ ولت باشد.

تعداد پایه یا تعداد کنتاکت: رله‌ها در انواع تک کنتاکت، دو کنتاکت، سه کنتاکت، چهار کنتاکت و …. تولید می‌شود. ( تک کنتاکت یعنی یک تیغه COM, NC , NO، دو کنتاکت یعنی دو تیغه COM, NC , NO و الی آخر)  تعداد کنتاکت با توجه به تعداد المان‌هایی که قصد کنترل هم‌زمان آن‌ها را داریم، تعیین می‌گردد.

آمپر رله: منظور از آمپر، حداکثر جریانی است که می‌توان از کنتاکت عبور داد. که در بازار مدل‌های ۵، ۶، ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۶ و ۲۵ آمپر وجود دارد. توجه کنید که مقدار جریان اعلام‌شده توسط سازنده، مربوط به بارهای اهمی بوده و در صورت اتصال بارهای سلفی یا خازنی نظیر انواع شیرهای برقی، ترمزها، لامپ‌های LED و نظایر آن‌ها، این جریان بسیار کمتر خواهد شد. آسان‌ترین راه تشخیص بارهای اهمی از غیر اهمی این است که در زمان کنترل بارهای غیر اهمی، روی کنتاکت جرقه دیده می‌شود.

با توجه به موارد فوق، برای خرید یک رله مثلاً باید به فروشنده بگویید: رله ۲۴ولتDC، تک کنتاکت، ۱۶آمپر فیندر

    دیدگاهتان را بنویسید

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *