رله چیست؟ معرفی رله، انواع و کارکرد آنها در صنعت

رله نوعی وسیله الکترومکانیکی است که وظیفه‌ی قطع یا وصل جریان الکتریکی را بر عهده دارد. عملکرد رله را می‌توان به یک سوئیچ مکانیکی تشبیه کرد با این تفاوت که شما می‌توانید رله را با یک سیگنال الکتریکی کنترل کنید و نیازی به روشن یا خاموش کردن آن به صورت دستی نیست.
رله‌ها به یک قسمت مکانیکی متحرک مجهز هستند که دارای قابلیت انعطاف پذیری است و می‌توان آن را به‌وسیله‌ی یک سیگنال الکتریکی کنترل کرد. به‌طورکلی رله‌ها به‌وسیله‌ی یک مدار الکتریکی تحریک می‌شوند و این موضوع که بوبین این دستگاه را می‌توان به روش‌های مختلفی تحریک کرد، سبب شده انواع متفاوتی از رله را داشته باشیم. ما در این مقاله به شرح انواع رله و کاربردهای آن در حوزه‌های مختلف می‌پردازیم.

رله را می‌توان نوعی کلید هوشمند به شمار آورد با یک تفاوت اساسی نسبت با سایر کلیدها و آن هم امکان کنترل از راه دور رله است که سایر کلیدها از چنین امکانی برخوردار نیستند. انواع رله اگرچه از لحاظ کارایی متفاوت هستند؛ ولی از ساختمان و اجزایی مشابه تشکیل شده‌اند که شامل چهار قسمت اصلی است و عبارت‌اند از:

• تیغه مشترک
• تیغه باز
• تیغه بسته
• و در نهایت بوبین

رله‌ها بیش از هشت نوع متفاوت دارند شامل رله حرارتی، رله مغناطیسی، رله کنترل فاز، رله کنترل بار، رله زمانی، رله هیدرولیکی، رله تأخیری در قطع و وصل، رله‌های حافظ جریان نشتی زمین و در نهایت ترموستات‌ها که نوعی رله محسوب می‌شوند که در ادامه به شرح این مدل‌ها می‌پردازیم.

رله حرارتی

رله حرارتی از مهم‌ترین تجهیزات و انواع رله در جهت حفاظت از موتورها به شمار می‌رود. اصلی‌ترین کار این نوع کلید حرارتی، حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر اضافه‌بار است. این نوع از رله بسته به جریان نامی موتور، برای آمپراژهای مختلف در رنج‌های گوناگون تولید می‌شوند.

رله مغناطیسی

همان‌طور که از نام این نوع رله پیداست، اساس عملکرد این نوع رله بر مبنای مغناطیس است. عملکرد رله مغناطیسی را می‌توان به فیوز تشبیه کرد؛ زیرا از مدارها در برابر اتصال کوتاه حفاظت می‌کند؛ اما تفاوت اصلی این دو در این است که فیوزها می‌سوزند درحالی‌که این نوع رله مدار جریان را قطع می‌کند.
ساختمان رله‌های مغناطیسی تشکیل شده از یک هسته مغناطیسی پوشیده شده از سیم‌هایی در اطراف آن است. عملکرد این از نوع رله‌ها هم به‌این‌ترتیب است که با گذشتن جریان اتصال کوتاه، میدان مغناطیسی ایجاد و این سبب جذب اهرم قطع می‌گردد. رله‌های مغناطیسی در اغلب موارد به همراه رله‌های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و استفاده از آن‌ها به‌صورت مجزا به ندرت پیش می‌آید.

رله کنترل فاز

رله کنترل فاز همان‌طور که از نامش پیداست وظیفه‌ی کنترل فاز را بر عهده دارد؛ اما غیر از این، وظایف دیگری نیز دارد و توالی، قطع و عدم تعادل فاز را هم کنترل می‌کند. این نمونه از انواع رله کمبود یا اضافه ولتاژ را هم خصوصاً در مدارهای الکتریکی سه فاز کنترل و بررسی می‌کند و در صورت ظهور هرگونه خطا برای حفاظت از الکتروموتور، مدار را سریعاً قطع می‌کند. با توجه به نوع عملکرد این نوع رله می‌توان آن را در دسته‌ی مهم‌ترین رله‌های کنترل کننده قرار داد.

بیشتر بخوانید: کابل برق سه فاز چیست؟

رله کنترل بار

این نوع رله از موتورهای الکتریکی در برابر افزایش بار محافظت می‌کند. در واقع رله‌های کنترل بار با کنترل کردن افزایش جریان، موتور را از هرگونه آسیب حفظ می‌کنند. افزایش جریان هم بر اثر اضافه بار ایجاد می‌شود در نتیجه به این نوع رله‌ها، رله‌ی کنترل بار می‌گویند. این نمونه از انواع رله، از دو فاز شدن یا سوختن کامل موتورهای سه فاز جلوگیری می‌کنند. همچنین این رله‌ها را به سبب دقت و سرعت بالایشان می‌توان جایگزین بی متال‌ها در سیستم‌های الکتریکی کرد.
در مقاله دیگری روش‌های را برای شما توضیح داده‌ایم.

رله حافظ جریان نشتی زمین

این نوع رله‌ها دو وظیفه اصلی را بر عهده دارند که عبارت‌اند از:

• حفظ جان انسان‌ها در مقابل شوک‌های الکتریکی
• حفظ ایمنی در برابر آتش سوزی

این نوع رله را به همراه تجهیزات دیگری نظیر ترانس‌های کوربالانس که آن‌ها هم وظیفه‌ی آشکار کردن جریان نشتی زمین را بر عهده دارند استفاده می‌شود؛ زیرا کوچک‌ترین نشتی گاهی به آتش سوزی‌های بزرگی تبدیل می‌شود و اهمیت کاربرد این نوع رله را دو چندان نموده است. برای مثال از رله حفاظتی در تابلو برق فشار متوسط استفاده می‌شود اما قیمت آن چقدر است؟ شما می‌توانید جهت اطلاع از و آشنایی با این محصول سایت شکوه صنعت را بررسی کنید.

رله زمانی

رله‌های زمانی یا رله اتوماتیک از پرکاربردترین رله‌ها هستند که دارای عملکردی زمان‌بندی‌شده هستند. این نوع رله طبق همین زمان بندی تعریف شده برایش، وظیفه‌ی کنترل مدار را بر عهده دارد. رله‌های تایمری در انواع گوناگونی در بازار به فروش می‌رسند.

رله تاخیری در قطع و وصل

عملکرد این رله مبتنی بر زمانبندی‌ای است که برای آن رله تعریف شده است. با توجه به زمان‌بندی آن، به دستگاه یا وسیله‌ای که در آن قرار گرفته کمک می‌کند تا پس از طی زمان مشخصی خاموش یا روشن گردد. عملکرد جالب این نوع رله سبب استفاده بسیار از آن در سیستم‌های مختلف الکتریکی شده است.

خوب است بدانید یکی از مهم‌ترین اجزای تابلو برق‌ها رله‌ها هستند. برای اطلاعات بیشتر می‌توانید این نوشته را بخوانید:

هم‌چنین می‌توانید برای به سایت شکوه صنعت مراجعه کنید.

رله هیدرولیکی

وظیفه‌ی رله‌های هیدرولیکی تأخیر در مدار است. در واقع این نوع رله زمانی که جریان برق به آن راه پیدا می‌کند، مقداری روغن در آن جابجا می‌شود. برای بازنگشتن روغن به محل اولیه خود باید مقدار زمانی را به‌عنوان زمان تایمر در نظر گرفت و رله هیدرولیکی موظف به ایجاد این تاخیر است.

ترموستات

ترموستات نوعی رله حرارتی به شمار می‌رود که وظیفه اصلی آن حفظ تعادل حرارت دستگاه‌ها است. این نوع رله نسبت به درجه حرارت بسیار حساس بوده و با اندکی تغییر در آن به سرعت وارد عمل می‌شود.

حتما بخوانید: بابا ادیسون

جمع بندی

ما در این مقاله به شرح کاملی از انواع رله به همراه کاربردهایشان پرداختیم. همانطور که بیان شد رله نوعی کلید هوشمند است که به‌وسیله‌ی سیگنالی الکتریکی کنترل می‌شوند. بر اساس این که بوبین رله با چه چیز تحریک می‌شود رله‌ها را طبقه بندی کرده و بیش از هشت مورد رله را به شما معرفی کردیم. به یاد داشته باشید برای می‌توانید به س
رله در تعریف قدیمی، نوعی کلید الکتریکی – مکانیکی سریع است که با عبور جریان از یک سیم‌پیچ بنام بوبین ، میدان مغناطیسی ایجاد می‌گردد و باعث تحریک تیغه‌های مکانیکی می‌شود. SSR یا رله‌های حالت‌جامد فاقد بخش مکانیکی بوده و اجزای متحرکی ندارند.

رله‌ها این امکان را فراهم می‌سازند که توسط یک سیگنال کنترلی ضعیف (جریان الکتریکی بسیار کم) بتوان تجهیزاتی با جریان بالا را راه‌اندازی و کنترل نمود.کنتاکتورها ازلحاظ ساختمان فیزیکی و عملکردی کاملاً مشابه رله عمل می‌کنند.تفاوت عمده رله و کنتاکتور در این است که رله در مدار فرمان استفاده می‌شود و کنتاکتور در مدار قدرت یا به‌عبارت‌دیگر رله‌ها برای حفاظت و تقویت جریان خروجی تجهیزات کنترلی مانند PLC و … استفاده می‌شود و کنتاکتور برای تقویت سیگنال خروجی رله در کنترل تجهیزات قدرت اعم از الکتروموتورها، بانک‌های خازنی، مدارات روشنایی، گرم‌کن‌های الکتریکی و … استفاده می‌شود، ازاین‌رو می‌توان رله را یک مدار واسط نیز نامید.

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.

اجزای تشکیل‌دهنده رله‌های مکانیکی

این قطعه الکترومکانیکی از ۴ جر اصلی به شرح زیر تشکیل‌شده است:

1.  بوبین (سیم‌پیچ ) ورودی: بوبین، سیم‌پیچ یا کویل ورودی. برای عملکرد بوبین نیاز به اتصال دوسر تغذیه ( + و -) به دوسر آن می‌باشد.
2.  تیغه مشترک – COM : به این پایه سیگنال مشترک ( فاز در سیستم تکفاز و سر + تغذیه در سیستم DC) متصل می‌شود.
3.  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.
4.  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.

در ویدیوی زیر با نحوه عملکرد این قطعه بیشتر آشنا می‌شوید. این ویدیو به همت مهندس گودینی و گروه آلینداس تهیه‌شده است:

کاربرد رله ها

دو کاربرد اصلی آن‌ها 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.

اتصال به مدار کنترلی

فرمان با یک : در این سیم بندی یکی از سرهای بوبین به سر منفی تغذیه وصل می‌گردد و سر دیگر آن به خروجی مدار کنترلی ( PLC , …) . در این حالت با فعال شدن خروجی، رله فعال می‌گردد.
فرمان با صفر : در این سیم بندی یکی از سرهای بوبین به سر مثبت تغذیه وصل می‌گردد و سر دیگر آن به خروجی مدار کنترلی ( PLC , …) که در این حالت با صفر شدن خروجی رله فعال می‌گردد.

اتصال به مدار فرمان

همان‌طور که عنوان گردید، رله‌ها مانند کلیدهای الکتریکی هستند، بنابراین مانند یک کلید نیز در مدار قرار می‌گیرند.چنانچه سیم بندی مانند شکل بالا انجام گیرد، با تحریک رله، مدار فرمان روشن می‌شود . می‌توان با اتصال مدار فرمان به تیغه NC عکس عملکرد را دریافت نمود.

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 رله کنترل فاز مثلاً باید به فروشنده بگویید: رله ۲۴ولتDC، تک کنتاکت، ۱۶آمپر فیندر بدهند

نحوه اتصال در تابلو برق

رله ها در دو نوع قابل استفاده در تابلو برق هستند:

1.  به شکل تکی بر روی ترمینال های مخصوص
2. به شکل رله برد و در تعداد ۸،۴،۲ و …

در سمت راست یک نمونه سوکت ریلی ساخت شرکت فیندر و در سمت چپ یک رله برد ۸تایی امرون را مشاهده می فرمایید:

سوکت ریلی یا رله برد، کدام مناسب‌تر است؟

رله‌ها را می‌توان به‌صورت نصب تکی با استفاده از سوکت های ریلی  یا در قالب رله برد وکارت رله استفاده نمود. هرکدام از این موارد مزایا و معایب خود را دارند. در زیر به مقایسه این دو می‌پردازیم:

1. درصورتی‌که در تابلو نیاز به یک رله باشد یا فاصله نصب آن‌ها از یکدیگر زیاد باشد، استفاده از سوکت های ریلی مقرون به‌صرفه‌تر از رله بردها است.
2.  اغلب مدل‌های سوکتی فاقد نشانگر LED و همچنین دیود هرزگرد می‌باشند( به شکل ماژول جداگانه و با صرف هزینه‌ای بیش از خرید رله کنترل بار یک عدد رله قابل‌استفاده می‌باشد- دیود هرزگرد باعث حذف جریان بازگشتی شده و از آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کند) ولی کارت‌های رله علاوه برداشتن نشانگر و دیود هرزگرد، دارای پل دیودی در ورودی می‌باشد، که بدون نیاز به‌دقت در پلاریته ورودی ، باعث تسریع در سیم‌کشی می‌شود.
3. زمانی که بیش از یک سوکت رله در پروژه خود نیاز باشد، یا باید یک سر ورودی‌ها را به شکل دستی جامپر کرد یا از جامپرهای موجود در بازار استفاده نمود ولی در رله بردها ورودی‌ها جامپر شده‌اند و نیاز به سیم بندی اضافه نیست.
4. قیمت تمام‌شده رله بردها از سوکت‌های تکی ارزان‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر می‌باشد.
5. در صورتی که از رله‌های با آمپراژ بالا استفاده می‌نماید، تنها راه استفاده از سوکت‌های ریلی هست.