رله

رله (به انگلیسی: Relay) نوعی کلید الکتریکی سریع یا بی‌درنگ است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود. روش کنترل باز و بسته شدن این کلید الکتریکی به صورتهای مختلف مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، الکترو استاتیک و... می‌باشد. رله دو پایه نرمال بسته و نرمال باز و دو پایه سیم پیچ و یک پایه com دارد. به این صورت که نرمال بسته همیشه به کام وصل است اما اگر ولتاژ سیم پیچ تغییر کند نرمال باز به کام وصل و اگر دوباره ولتاژ به حالت اول برگردد نرمال بسته به کام وصل میشود. رله را جوزف هنری در سال ۱۸۳۵ میلادی اختراع کرد.

سازوکار قطع و وصل توسط مدار الکتریکی یک رله

از آنجا که رله می‌تواند جریانی قوی‌تر از جریان ورودی را هدایت کند، به معنی وسیع‌تر می‌توان آن را نوعی تقویت کننده نیز دانست.

در گذشته رله‌ها معمولاً با سیم‌پیچ ساخته می‌شد و از جریان برق برای تولید میدان مغناطیسی و باز و بسته کردن مدار سود می‌برد. امروزه بسیاری از رله‌ها به صورت حالت جامد ساخته می‌شوند و اجزای متحرک ندارند.

راهنمای انتخاب رله

انتخاب یک رله مناسب برای یک کاربرد مشخص، نیازمند در نظر گرفتن مجموعه‌ای از عوامل فنی، محیطی و عملیاتی است. این عوامل می‌توانند در عملکرد، طول عمر و ایمنی رله تأثیرگذار باشند.

نوع و تعداد کنتاکت‌ها

رله‌ها بر اساس نوع کانتکت (معمولاً باز، معمولاً بسته یا دوطرفه) و تعداد آن‌ها انتخاب می‌شوند. در برخی کاربردها مانند سیستم‌های مخابراتی قدیمی، ترتیب عملکرد کانتکت‌ها (مانند «وصل قبل از قطع») اهمیت ویژه‌ای دارد.

جریان و ولتاژ قابل تحمل

هر رله دارای محدوده‌ای مشخص از جریان و ولتاژ قابل‌تحمل برای کنتاکت‌هایش است. برای مثال، رله‌های صنعتی می‌توانند ولتاژهایی تا ۶۰۰ ولت و جریان‌هایی تا چند هزار آمپر را کنترل کنند. این مقادیر به نوع بار (مقاومتی یا القایی) بستگی دارند.

طول عمر مکانیکی و الکتریکی

طول عمر یک رله شامل عمر مکانیکی (تعداد دفعات تحریک بدون بار) و عمر الکتریکی (در حضور بار) است. بارهای القایی می‌توانند باعث ایجاد قوس الکتریکی شده و عمر کانتکت‌ها را کاهش دهند.

ولتاژ و جریان سیم‌پیچ

ولتاژ و جریان سیم‌پیچ رله نیز بسته به کاربرد متفاوت است. رله‌های صنعتی معمولاً با ۲۴ ولت DC یا ۱۲۰/۲۵۰ ولت AC تغذیه می‌شوند. دو پارامتر کلیدی در این زمینه عبارت‌اند از:

• جریان راه‌اندازی
• جریان نگهدارنده

نوع بسته‌بندی

رله‌ها در انواع مختلفی از لحاظ بسته‌بندی تولید می‌شوند، مانند نوع باز، دارای عایق دوگانه، مقاوم در برابر آب، روغن یا گرد و غبار، و مناسب برای نصب روی بردهای مدار چاپی.

شرایط محیطی

در محیط‌هایی با دمای بالا، رطوبت زیاد، گردوغبار یا نمک، باید از رله‌هایی با مقاومت مناسب در برابر شرایط محیطی استفاده شود.

نوع نصب و مونتاژ

رله‌ها ممکن است برای نصب روی ریل، پنل یا داخل جعبه طراحی شده باشند. انتخاب روش مناسب نصب، موجب سهولت در تعمیر و نگهداری می‌شود.

زمان عملکرد (قطع و وصل)

سرعت عملکرد رله‌ها بسته به نوع آن متفاوت است. رله‌های استاندارد در بازه زمانی ۵ تا ۲۰ میلی‌ثانیه عمل می‌کنند، اما رله‌های ویژه ممکن است سرعتی در حد میکروثانیه داشته باشند.

ویژگی‌های خاص

• کانتکت‌های روکش‌دار با طلا برای سوئیچینگ سیگنال‌های ضعیف
• حفاظت ضد قوس در مدارهای القایی
• ایزولاسیون میان سیم‌پیچ و کانتکت‌ها برای افزایش ایمنی
• مقاومت در برابر لرزش و شوک

عملکرد در مدارهای القایی

در بارهای القایی مانند موتورها، جریان راه‌اندازی معمولاً چند برابر جریان نامی است. هنگام قطع جریان نیز، قوس الکتریکی می‌تواند باعث آسیب به کنتاکت شود. طراحی رله باید این موارد را در نظر بگیرد.

لوازم جانبی

برخی رله‌ها همراه با تجهیزات جانبی مانند تایمر، لامپ نشانگر، کنتاکت کمکی یا دکمه تست عرضه می‌شوند.

استانداردها و تأییدیه‌ها

در صنایع خاص مانند هوافضا یا خودرو، رله‌ها باید دارای تأییدیه‌ها و استانداردهای بین‌المللی مانند UL یا ISO باشند.

القای مغناطیسی ناخواسته

در کاربردهایی که تعداد زیادی رله در نزدیکی هم روی برد نصب می‌شوند، باید از تداخل مغناطیسی میان سیم‌پیچ‌ها جلوگیری شود.

منابع پیشنهادی

• Malcolm E. Schuenke: Industrial Electronics Handbook
• رله‌های شرکت Omron
• رله‌های صنعتی Phoenix Contact

انواع رله‌های قدرت

یک رله مینیاتوری

• رله آورکارنت
• رله دیستانس
• رله بوخهولتز
• رله حرارتی
• رله فرکانسی
• رله مبتنی بر میکروکنترلر
• رله مخصوص

رله سنجشی

در رله‌های سنجشیِ دقت و حساسیت معینی تعریف می‌شود تا در موقع تغییر کردن یک کمیت الکتریکی و یا یک کمیت فیزیکی دیگری شروع به کار کند. چنین رله‌ای برای مقدار معینی از یک کمیت مشخص تنظیم می‌شود و اگر آن کمیت از مقدار تعیین و تنظیم شده کمتر و یا بیشتر باشد رله آن تغییرات را می‌سنجد. رله سنجشی دو نوع دارد: ساده و مرکب.

رله سنجشی ساده اغلب دارای یک سیم پیچی تحریک شونده می‌باشد که در اثر تغییر جریان و یا ولتاژ تحریک و موجب وصل شدن کنتاکتی می‌شود؛ مانند رله حرارتی و رله جریان زیاد و رله فشار کم.

همچنین رله سنجشی مرکب دارای دو سیم پیچی تحریک شونده‌است که همانند رله‌ای که نسبت ولتاژ و جریان را می‌سنجد (رله سنجش مقاومت ظاهری)، آن قسمت از شبکه را که اتصالی شده‌است از مدار جدا می‌کند، مانند رله دیستانس.

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 جهت یاب

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 رله SSRرله

رله حالت جامد (به انگلیسی: Solid State Relay) 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.

رله های پکیجی

رله های روبردی در مدل های بسیاری طراحی می شوند که این تنوع از کاربردهای مختلف این رله ها در صنعت گرفته شده است. رله های پکیچی به دلیل استفاده از این قطعات در برد های پکیج به این نام نامیده می شود و در مدل های 4 و 5 پایه اغلب طراحی می شوند .

رله های میلون

به رله های تک کنتاکت 5 پایه با ترتیب پایه ی خاصی رله پایه میلون گفته میشود. این رله ها در 3 سایز رله بچه میلون ، رله میلون کوتاه و رله میلون بلند طراحی شده اند. تفاوت سایز رله ها بخاطر حداکثر تحمل جریانی است که تیغه های کنتاکت رله توانایی سوئیچینگ یا رد کردن آن را دارند.

منابع

• مجتبی خدرزاده (۱۳۸۶)، حفاظت پیشرفته موتورهای الکتریکی، تهران: دانشگاه صنعت آب و برق، شابک ۶-۷-۹۳۴۴۲-۹۶۴
• Walter A. Elmore، Protective Relaying Theory and Applications، Marcel Dekker, Inc.