نوشته شده توسط
امیر صالحی
میتوان گفت که رلهها بهعنوان قطعات مهم الکتریکی در دستگاه محسوب میشوند. در دستگاههای ساده و در سیستمهای پیشرفته از رلهها استفادههای زیادی میشود. لوازم برقی ساده مانند سماور و بخاریبرقی و همچنین چایساز گرفته تا لوازم پیچیدهتری استفاده خواهد شد. لوازم پیچیده مانند سیستمهای حفاظتی و رباتها که تمامشان از رلهها استفادهشده است.
ما روزانه در خانه و ماشین یا سرکار با انواع رله الکترومکانیکی ارتباط داریم. بهطور مثال بالابر شیشهی ماشین نیز یک رلهی الکتریکی هست. چراغراهنما را که بهصورت چشمکزن که میبینید در آن از رلههای الکترومکانیکی استفادهشده است. در طور کل رلهها وسایلی هستند که در مقابل قیمت پایین آنها استفادههای بسیار فراوانی در صنعت داشتهاند. حتی از رلهها با عنوان سوئیچ عملیاتی الکتریکی نامبرده میشود.
رله چیست؟
میتوان گفت که رله یکی از قطعات الکترونیکی پرکاربرد در صنعت برق و الکترونیک محسوب میشود. رله در مدار الکترونیک وظیفه قطع و وصل مدار الکتریکی را بر عهده دارد. میتوان از رلهها بهعنوان یک کنترلکننده هوشمند استفاده کرد. از رلهها در مراحل اولیه در مدارهای تلگرافی راه دور بهعنوان تکرارکننده سیگنال مورداستفاده قرار میگرفته. آنها سیگنال دریافتی از یک مدار را با انتقال آن بر روی مدار دیگر وارد میکنند.
در سوئیچهای تلفنی و کامپیوترها برای انجام عملیات کار بهصورت گسترده مورداستفاده قرار خواهد گرفت. ولی امروزه ا رلهها بهعنوان رله حفاظتی برای محافظت مدار الکترونیکی و مصرفکنندهها بوده است. مانند الکتروموتورها و تجهیزات روشنایی کاربرد فراوانی در صنعت داشته است.
انواع رلهها
1-جامد
2-سنجشی
3-جهتیاب
4-زمانی
5-سنجشی
طبق حساسیت مشخصشده توسط یک کمیت الکتریکی یا فیزیکی تحریکشده و فعالیت خود را آغاز خواهد کرد. متداولترین رله دارای پنجپایه به شرح زیر است.
رلهها در دوپایهی پایینی که به مثبت و منفی باتری هستند متصل شدهاند.
رلهها در دوپایهی بالایی بانامهای معمولاً بسته (NC) و معمولاً باز (NO) قرار دارند.
رلهها در پایه مستقلی به نام مشترک (common) که بین مثبت و منفی هستند قرارگرفته است.
معرفی انواع رلهها
باید بدانید که رلهها دارای انواع گوناگون با ساختارها و عملکردهای متنوع داند. در ادامه این متن به معرفی چند مورد از انواع پرطرفدار و پرکاربرد این قطعه خواهیم پرداخت.
قطعه حرارتی (بی متال): میتوان گفت که این نوع قطعه یکی از تجهیزات مهم برای حفاظت از موتورهای الکتریکی در مقابل به وجد آمدن شرایطی مانند اضافهبار بوده است. این قطعه از دو فلز غیر همجنس با ضریب انبساط طولی گوناگون تشکیلشده است. همچنین طریقه عملکرد آن به این شکل خواهد بود. با عبور جریان و بالا رفتن دما یکی از فلزها که ضریب انبساط حرارتی بالاتری داشته باشد گرم شده و طول آن زیاد خواهد شد و خم میشود. در چنین شرایطی اضافهبار رله موجب قطع شدن موتور شده و از آن محافظت میکند.
قطعه مغناطیسی: میتوان گفت که این قطعه هم بهعنوان یک عنصر حفاظتی و همچنین عملکردی مشابه فیوز بوده است. این امر باعث جلوگیری کردن از نوسان و اتصال کوتاه در مدار را به وجود میآورد. در صورت بروز هرگونه نوسان و جریان مدار را تا رساندن به شرایط عادی قطع خواهد کرد. در این مواقع سبب جلوگیری کردن از هرگونه خطری میشود. توجه داشته باشید که فیوز برای مقابله با این مشکلات میسوزد.
قطعه کنترل فاز: میتوان گفت که این نوع رله همانند نوع مغناطیسی عملکرد حفاظتی را بر عهده داشته. همچنین برای ممانعت از به وجود آمدن هرگونه مشکل یا ایراد در الکتروموتور کاربرد فراوانی داشت است.
قطعه سنجشی: برای تحت کنترل جریان با به کار بردن این نوع قطعه و تنظیم میزان حساسیت لازم برای هر مدار استفاده میشود؛ و در صورت تجاوز از شرایط تعیین به وجود آمده جریان برق را قطع یا محدود خواهد کرد.
قطعه زمانی: این قطعه طریقهی قطع و وصل جریان را بر عهده دارد. بر اساس مدتزمانی که تعیینشده است از قبل انجام میشود.
قطعه جهتیاب: میتوان گفت که این نوع قطعه هم برای تشخیص دادن استفاده میشود. همچنین برای کنترل توان بازگشتی به دستگاه مورداستفاده قرار خواهد گرفت.
قطعه حالتجامد: میتوان گفت که نوع حالتجامد جزو قطعات الکترونیکی محسوب میشود. این نوع قطعه کاربرد در شبکههای برق قدرت نداشته است. بهطور کل از طول عمر بالایی برخوردار بوده است. هیچگونه قطعه مکانیکی متحرکی در آن استفادهنشده. شامل ساختارهای نیمههای برای انجام عملیات کلیدانی و کنترل بارهای الکتریکی مورداستفاده قرار میگیرد. این قطعه با بهرهگیری از خواص الکتریکی و نوری قطعات نیمهرسانا بوده است. همچنین عملکرد سریعتری نسبت به رلههای الکترومکانیکی برخوردار خواهد بود.
مراحل عملکرد رله الکترومکانیکی
با برقدار شدن یا قطع برق در عمل انواع رله الکترومکانیکی در پنج گام زیر سپری خواهد شد:
اولین گام: با رسیدن توان به کویل یک میدان مغناطیسی تولید خواهد شد.
دومین گام: میدان مغناطیسی با جذب کردن آرمیچر به یک نیروی مکانیکی تبدیل خواهد شد.
میتوان گفت که این اتفاق طبق قوانین آموختن رخ میدهد.
سومین گام: با تغییر دادن وضعیت آرمیچر یک یا چند کنتاکت الکتریکی باز یا بسته خواهد شد.
چهارمین گام: از کنت است میتوان برای سوئیچ کردن یکبار استفاده کرد. مانند موتور یا لامپ یا موارد دیگر مورداستفاده قرارداد.
پنجمین گام: بهمحض قطع شدن توان کویل و با فروپاشی میدان مغناطیسی کنتاکت جدا خواهد شد. همچنین این قطعه به موقعیت اولیه خود بازخواهد گشت.
میتوان گفت که کنتاکت میتواند NC یا NO باشد.
اجزاء تشکیلدهنده رلههای مکانیکی
باید دانست که این قطعه الکترومکانیکی از چهار جز اصلی تشکیلشده که در متن زیر شرح دادهشده است:
اولین اجزاء بوبین (سیمپیچ) ورودی: در بوبین سیمپیچ یا کویل ورودی برای عملکرد بوبین نیاز به اتصال دوسر تغذیه (+ و -) به دوسر آن خواهد بود.
دومی اجزاء تیغه مشترک COM: پایه سیگنال مشترک فاز در سیستم تک فاز و سر مثبت تغذیه در سیستم DC اتصال داده میشود.
سومین اجزاء تیغه باز (NO-Normal Open): میتوان گفت که این تیغه در حالت عادی باز است. با تحریک کردن بوبین بسته خواهد شد. هنگامیکه بخواهیم با تحریک ورودی و خروجی عمل کند باید اتصال تیغه COM به NO انجام دهیم مصرفکننده را به این تیغه وصل خواهد کرد.
چهارمین تیغه بسته (NC-Normal Close): این تیغه در حالت عادی بسته است و متصل به COM خواهد بود. هنگامیکه بخواهیم با تحریک کردن ورودی و خروجی قطع شود مصرفکننده را به این تیغه وصل خواهیم کرد. باید از این موضوع اطلاع داشته باشید که برخی از مدلهای رله فاقد تیغه NC بوده و تنها COM و NO دارند. هر رلهی مکانیکی تشکیلشده از اجزای که در متن زیر آمده است :
بوبین
تیغهی مشترک
تیغهی بسته
تیغهی باز
کاربرد رلهها
این رلهها دو کاربرد اصلی دارند. عبارتاند از:
اولین کاربرد: ایزوله الکتریکی بین قسمت کنترل و بار بوده است.
دومین کاربرد: زیادشدن توان خروجی خواهد بود.
در زیادشدن توان مهمترین کار رد خروجیهای PLC و دیگر تجهیزات درونی تابلو برق و تابلوهای آسانسور هست.
رله یک قطعه برای استفاده کردن در مدار فرمان است. برای مصارف قدرتی حتماً باید از کنتاکتور استفاده کرد.
اتصال به مدار کنترلی
اتصال فرمان با یک: میتوان گفت در این سیم بندی یکی ازسرهای بوبین به سر منفی تغذیه وصل میشود. همچنین سر دیگر آن به خروجی مدار کنترلی وصل میشود (PLC). در این حالت با فعال کردن خروجی رله فعال خواهد شد.
اتصال فرمان با صفر: در این سیم بندی یکی ازسرهای بوبین به سر مثبت تغذیه وصل میشود و سر دیگر آن به خروجی مدار کنترل. (PLC) در این حالت با صفر شدن خروجی رله فعال خواهد شد.
شباهت رله با کنتاکتور
میتوان گفت که هر دو قطعه مجهز به یک پوشش خارجی بوده است. وظیفهی آن محافظت از تمامی قسمتهای داخلی هست. بهطور کل در ساختار هردوی آنها یک سیمپیچ الکترومغناطیسی استفادهشده است. وظیفهی آن باز و بسته کردن اتصال کانتکت ها خواهد بود.
تفاوت رلههای الکترومکانیکی EMR و رلههای حالتجامد SSR
در رلههای الکترومکانیکی ٍEMR ، کنتاکت های رله با نیروی مغناطیسی باز و بسته خواهند شد. در رلههای حالتجامد (SSR) هیچ کنتاکت فیزیکی وجود نداشته است. عمل سویچینگ بهصورت کاملاً الکترونیکی انجام خواهد شد.
میتوان گفت که در هر دو مدل از این رلهها در صنعت استفاده میشود. با توجه به کاربرد و خصوصیات یک مدار الکترونیکی بکار گرفته خواهد شد. قیمت و طول عمر هرکدام از این مدلها علت تعیینکننده در انتخاب رله مناسب برای کاربردهای الکترونیکی بوده. امروزه رلههای حالتجامد محبوبیت زیادی پیداکردهاند؛ اما همچنان رلههای الکترومکانیکی رایجتر هستند.
مشخصات موردنیاز کاربران رلههای حفاظتی
باید بدانید که رلههای حفاظتی ساختار واضحی خواهند داشت و کار با آنها بسیار ساده است. به همین دلیل اقدامات آموزشی خاصی لازم نخواهد بود. برای استفاده از این دستگاهها تنها چیزی که بهطورکلی موردنیاز است داشتن دانش ساده و اساسی الکتریکی و همچنین آگاهی از استانداردهای فعلی است. به دلیل طراحی کمحجم در رلههای حفاظتی و قابلیت اطمینان بالا را داشته است. از همه مهمتر اینکه این تجهیزات تمام استانداردهای لازم را در برداشته است. به همین دلایل بسیار مورداستفاده قرارگرفته. این رلهها به یک جزء جداییناپذیری در هر کارخانه یا دستگاهی تبدیلشدهاند عملکردهای ایمنی رلهها در آن نقش بسیار مهمی داشته است.
توابع رلههای حفاظتی
بهطور کل از زمان تولید اولین رلههای حفاظتی در مراحل اولیه تولیدشده. این رلهها تنها باهدف نظارت بر عملکرد خاموش کردن اضطراری طیف وسیعی از دستگاهها تولیدشدهاند. افزون بر عملکردهای ساده نظارت برخی از کارهای بسیار خاص را نیز انجام میدهند. بهطور مثال نظارت داشتن بر سرعت یا بررسی کردن آن ولتاژ روی یک کنتاکتور قطع برق میشود. بهطور کل این دستگاهها بهگونهای طراحیشده که با حسگرها و محرکهای موجود در بازار بهخوبی کار خواهند کرد. میتوان گفت که امروزه یک رله حفاظتی تقریباً برای هر نیاز موجود بوده است. رلههای حفاظتی با عملکرد متعدد خود میتوانند تقریباً هر عملکرد ایمنی را اجرا کنند بهطور مثال نظارت داشتن بر کل زنجیره ایمنی از حسگر تا منطق ارزیابی از طریق فعالسازی محرک انجام میشود.