رله چیست؟ ( بررسی کاربرد و نحوه عملکرد)

رله چیست و چه کاربردی دارد؟ یکی از ابتدایی ترین و اساسی ترین تکنیک های کنترل هر وسیله ای، روشن یا خاموش کردن آن است. آسان ترین راه برای انجام این کار، استفاده از کلیدها و سوئیچ ها است.رله (relay ) از جمله مهمترین و پرکاربردترین قطعات مورد استفاده در صنعت برق و الکترونیک و برق ساختمان، می باشد. اما رله چیست و چه کاربردی در این صنعت دارد؟

 به بیان ساده این قطعه الکترومکانیکی، نوعی کلید یا سوئیچ تبدیل است که بدون دخالت انسان و توسط جریان برق، دچار تغییر حالت شده و یا به عبارت دیگر روشن و خاموش می شود. بنابراین با به کارگیری رله، کلید زنی به صورت خودکار انجام میگیرد و این قطعه در واقع به عنوان یک کلید هوشمند در مدارات الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. برای اطلاعات بهتر در این زمینه می توانید به مقاله مفاهیم اولیه برق مراجعه کنید.

تفاوت رله و کلید و معرفی کاربرد رله

طبق تعریفی که برای رله ها ارائه کردیم، مشخص است که این قطعه یکی از انواع تجهیزات برقی و نوعی کلید است. اما با این تفاوت که کنترل کلید از راه دور قابل انجام نیست. در صورت حذف عملکرد دست انسان در روشن و خاموش کردن کلید و قرار دادن بوبین به جای آن، یک رله ساخته میشود. بنابراین این قطعه به عنوان یک کلید هوشمند با قابلیت کنترل از راه دور، علاوه بر دارا بودن ویژگی کلید های معمولی، از امکانات بیشتر و عملکردی فراتر نیز برخوردار است. برای مثال، در بسیاری از لوازم برقی به عنوان یک کنترل کننده و ایزولاتور الکتریکی بین قسمت کنترل و بار، به ایفای نقش می پردازد. همچنین دو ویژگی مهم دیگر این قطعات، نقش حفاظتی و افزایش و تقویت توان خروجی قسمت کنترلی مدار می باشد که این موارد جزو مهمترین کاربرد رله ها هستند. از این قطعه مهم در بیشتر لوازم برقی استفاده میشود. وسایلی نظیر:

• یخچال
• خودرو
• ماشین لباسشویی
• پکیج ها و شوفاژها
• سیستم پمپاژ آب
• چراغ های چشمک زن
• چراغ راهنمایی و رانندگی
• دزدگیر ها و دوربین های مداربسته حفاظتی
• و...

بخش های تشکیل دهنده و نحوه عملکرد

• در حالت کلی این قطعه ی الکترومکانیکی دارای چهار قسمت اصلی است:
• بوبین یا سیم پیچ ورودی برای اتصال دو سر تغذیه
• پین مشترک (COM) برای اتصال سیگنال مشترک
• پین باز (NO-Normal Open) که در اثر تحریک سیم پیچ بسته میشود. مصرف کننده جهت عمل کردن خروجی در اثر اعمال ورودی باید به این پین متصل شود (فرمان مستقیم).
• پین بسته (NC-Normal Close) که برای قطع خروجی نیاز به اتصال مصرف کننده به این قسمت وجود دارد (فرمان معکوس).

نحوه عملکرد رله به این صورت است که در صورت قطع جریان برق به بوبین، پایه مشترک (COM) به پین بسته (NC) متصل می شود. در مقابل، وصل جریان برق سبب جابجایی تیغه داخل رله شده و موجب اتصال پین مشترک به پین باز (NO) میشود. در واقع در اثر ولتاژ اعمالی به سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی تولید می شود که این میدان سبب قطع و وصل شدن کنتاکت ها می شود.  نحوه ی عملکرد این قطعه با مدار معادل زیر قابل درک است.

معرفی انواع رله ها

رله ها دارای انواع مختلفی با ساختار ها و عملکرد های متنوع هستند. در ادامه به معرفی چند مورد از انواع پر طرفدار و پرکاربرد این قطعه میپردازیم:

• حرارتی (بی متال) : این نوع قطعه یکی از تجهیزات مهم جهت حفاظت از موتور های الکتریکی در مقابل بروز شرایطی مانند اضافه بار است. از دو فلز غیر همجنس با ضریب انبساط طولی مختلف تشکیل شده و نحوه عملکرد آن به این صورت است که با عبور جریان و بالا رفتن دما، یکی از فلز ها که ضریب انبساط حرارتی بالاتری دارد، گرم شده و طول آن افزایش یافته و خم میشود. در این شرایط اضافه بار، رله سبب قطع موتور شده و از آن حفاظت می کند.
• مغناطیسی : این قطعه هم به عنوان یک عنصر حفاظتی، عملکردی مشابه فیوز دارد و سبب جلوگیری از نوسان و اتصال کوتاه در مدار می شود. با این تفاوت که در صورت بروز هرگونه نوسان، جریان مدار را تا رسیدن به شرایط عادی قطع کرده و موجب جلوگیری از هرگونه خطری میشود ولی فیوز جهت مقابله با این مشکل، میسوزد.
• کنترل فاز : این نوع رله هم مانند نوع مغناطیسی، عملکرد حفاظتی داشته و برای ممانعت از بروز هرگونه مشکل یا نقصی در الکتروموتور کاربرد دارد.
• سنجشی : با بکارگیری این نوع قطعه و تنظیم میزان حساسیت لازم برای هر مدار، می توان جریان را تحت کنترل قرارداد و در صورت تخطی از شرایط تعیین شده، جریان برق را قطع یا محدود کرد.
• زمانی : نحوه ی قطع و وصل جریان توسط این نوع قطعه بر اساس مدت زمان تعیین شده می باشد.
• جهت یاب : این نوع قطعه هم برای تشخیص و کنترل توان بازگشتی به دستگاه، مورد استفاده قرار میگیرد.
• حالت جامد : نوع حالت جامد، جزو قطعات الکترونیکی بوده و کاربردی در شبکه های برق قدرت ندارد. از طول عمر بالایی برخوردار بوده و هیچگونه قطعه مکانیکی متحرکی نداشته و شامل ساختار های نیمه های جهت انجام عملیات کلیدزنی و کنترل بار های الکتریکی، می باشد. همچنین با بهره گیری از خواص الکتریکی و نوری قطعات نیمه رسانا، از عملکرد سریع تری نسبت به رله های الکترومکانیکی برخوردار است.
• و ده ها نوع دیگر

فاکتور های حائز اهمیت در انتخاب 

با توجه به گستردگی انواع رله ها، متناسب با شرایط مورد نظر، پارامتر ها و فاکتور های مختلفی در انتخاب یک قطعه مناسب اهمیت دارند. از جمله این فاکتور ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• برند و شرکت تولید کننده قطعه
• ولتاژ کاری (ولتاژ تحریک بوبین)که به دو نوع AC و DC تقسیم میشود.
• تعداد پایه ها که بر این اساس در انواع مختلف تک کنتاکت،دو کنتاکت، سه کنتاکت و... تولید و مورد استفاده قرار میگیرند.
• آمپر رله (حداکثر جریان قابل عبور از کنتاکت)

بررسی تفاوت های کانکتور و رله

 قطعه الکتریکی کانکتور از لحاظ عملکرد شباهت های بسیاری به رله دارد، اما مواردی سبب ایجاد تمایز بین این دو قطعه میشوند، که عبارتند از:

• کانکتور حجم و ابعاد بزرگتری دارد.
• کانکتور طول عمر خیلی کمتری دارد.
• کانکتور از قیمت بالاتری برخوردار است.
• نویز و سر و صدای تولیدی توسط کانکتور بیشتر است.
• کانکتور از قابلیت اتصال لوازم جانبی مانند تایمر برخوردار است.
• کانکتور برخلاف رله که قطعه ای تک فاز است، سه فاز می باشد.
• کانکتور بر خلاف رله که در مدار های فرمان مورد استفاده قرار میگیرد، به دلیل ساختاری که دارد اغلب در مدار های قدرت کاربرد دارد.