انواع رله الکترومکانیکی
رله یا Relay به عنوان قطعات مهم الکتریکی در دستگاه به شمار می روند که استفاده ی زیادی چه در سیستم های ساده و چه در سیستم های پیشرفته دارد. از لوازم برقی ساده همچون سماور، بخاری برقی و چای ساز گرفته تا لوازم پیچیده تری مانند سیستم های حفاظتی و ربات ها همه از رله بهره مند می شوند.
روزانه در خانه، ماشین یا سر کار با انواع رله الکترومکانیکی در ارتباط هستیم. مثلاً بالا بر شیشه ی ماشین نیز یک رله ی الکتریکی است.احتمالاً برایتان پیش آمده است که در روز های تعطیل چراغ راهنمایی را به صورت چشمک زن دیده باشید. در این روزها، چراغ زرد چشمک زن می شود. اساس چشمک زدن چراغ راهنما رله های الکترومکانیکی هستند.رله ها وسایلی هستند که در مقابل قیمت پایین آن ها، استفاده های بسیاری در صنعت دارند. همچنین از رله ها با عنوان سوئیچ عملیاتی الکتریکی نام برده می شود.
آشنایی با تاریخچه رله (Relay):
در ابتدا توضیحی ساده و مختصری برای رله در اختیارتان قرار دادیم حال که کمی با رله و تاریخچه آن آشنا شوید. اغلب از جوزف هنری آمریکایی (Joseph Henry) به عنوان مخترع رله یا کسی که آن را توسعه داد یاد می کنند.
او توانست در اوایل قرن 19 و در بین سال های 1831 تا 1835 اولین رله ها را توسعه و به جهانیان معرفی نماید . در واقع هنری یک معلم علاقه مند به علم بود و از رله به عنوان یک حقه ی علمی برای سرگرم کردن شاگردانش بهره برداری می نمود . فعالیت های هنری در زمینه رله موجب اختراع اولین تلگراف و پس از آن تلفن گردید و با فراگیرشدن تلگراف و تلفن نام رله ناگهان بر سر زبان ها افتاد. به طور کلی می توان گفت تاریخچه ای که رله را وارد دنیای علم و الکتریسیته کرد هر چه که بود نقش بسیار پر رنگی در پیشرفت علم و تکنولوژی در دو قرن اخیر و جایی که اکنون به آن رسیده ایم به دوش کشیده است.
رله چیست؟
رله یا به انگلیسی Relay وسیله ای است که در باز و بسته کردن یک مدار الکتریکی کاربرد دارد. رله ها برای قطع یا اتصال بین چند نقطه مناسب هستند.در تعریف رله گفته شد که یک کلید است اما آیا رله با کلید یکسان است یا خیر؟ خیر، برای کنترل کلید نیاز به حضور فیزیکی در کنار آن است اما رله کلید هوشمندی است که امکان کنترل از راه دور آن وجود دارد.
در ساختار رله ها حداقل دو تیغه یا کنتاکت همراه با یک سیم پیچ وجود دارد. امروزه بیشتر از حالت جامد به جای سیم پیچ استفاده می شود. کنتاکت های رله به صورت معمولاً باز (NO) یا معمولاً بسته (NC) وجود دارند.
رله را تقویت کننده جریان نیز می نامند، زیرا جریان خروجی از آن نسبت به جریان ورودی بیشتر است. در دستگاه های قدرتی مخصوصاً صنعت الکترونیک، رله به عنوان محافظ سیستم ها عمل می کند.رله ها برای ولتاژهای پایین استفاده می شوند و در ولتاژهای بالا از کنتاکتور به کار برده می شود.
انواع رله
رله ها به طور کلی در گروه های متفاوتی تقسیم می شوند:
- رله های الکترومکانیکی
- رله های میکروپروسسوری
- رله های استاتیکی
رله های الکترومکانیکی از رایج ترین انواع رله ها هستند.
رله های الکترومکانیکی
رله ی الکترومکانیکی قطعه ای با خاصیت الکترومغناطیس است. با ورود ولتاژ کم DC یا AC به رله، نیروی مغناطیسی به نیروی مکانیکی تبدیل شده و تیغه های الکتریکی در رله به حالت باز یا بسته در می آیند.در رله های الکترومکانیکی متداول، سیم پیچی وجود دارد که هسته ای آهنی را در برگرفته است. این هسته دارای دو قسمت یوغ و آرمیچر است که یوغ قسمتی ثابت است. آرمیچر نیز می تواند راه تیغه های الکتریکی را مسدود کند. فضای خالی بین یوغ و آرمیچر با چند فنر پر می شود.
هنگامی که کنتاکت ها در رله به حالت باز و جدا از یکدیگر قرار داشته باشند، مدار مانند یک مدار باز عمل می کند و نزدیک به چند مگا اهم مقاومت دارند.در اثر تماس کنتاکت ها با یکدیگر امکان عبور جریان در مدار فراهم می شود. در این حالت مقاومت مدار به صفر رسیده و باعث ایجاد اتصال کوتاه می شود.
اگر از کنتاکت های رله الکترومکانیکی به خوبی مراقبت صورت نگیرد، به مرور زمان مقاومت آنها بیشتر می شود. علت این مقاومت ایجاد جرقه در بین تیغه ها است. با طولانی شدن مدت زمان جرقه یا آرک در مدار، تیغه ها ذوب شده و اتصال کوتاه برقرار می شود.
رله های میکروپروسسوری
اساساً در ساخت این نوع رله، از مدارهای میکروپروسسوری استفاده می شود. این مدارها با استفاده از زبان اسمبلی برنامه ریزی می شوند. یعنی با اعمال جریان و ولتاژهای از قبل برنامه ریزی شده سیگنال های خروجی مورد نیاز اجرا می شوند.رله های میکروپروسسوری نسبت به سایر رله ها انعطاف پذیرتر هستند. دلیل این انعطاف پذیر بودن، امکان برنامه نویسی شدن این رله ها است؛ زیرا با هر برنامه دلخواه می توانیم آنها را وفق دهیم.
رله های استاتیکی
رله های استاتیکی با استفاده از خاصیت نیمه هادی ها و مخصوصاً آپ امپ ها کار می کنند. از آپ امپ ها می توان به عنوان تقویت کننده، انتگرال گیر و جمع کننده دو کمیت استفاده کرد.از رله های استاتیکی یا الکترونیکی می‌توان در تجهیزاتی که نیاز به عملیات ریاضی دارند استفاده کرد. مثلاً خارج شدن یک پالس الکتریکی در رله های استاتیکی، قطع یا اتصال مدار را منجر می شود.
اجزای داخلی رله الکترومکانیکی
هر رله مکانیکی از ۴ بخش اصلی بوبین، تیغه مشترک، تیغه معمولاً باز و تیغه ی معمولاً بسته تشکیل می شود. با اتصال دو سر مثبت و منفی منبع تغذیه به دو سر بوبین یا کویل ورودی، بوبین کار می کند.تیغه مشترک و سیگنال مشترک با هم مرتبط می شود این ارتباط در سیستم تک فاز با استفاده از فاز و در سیستم های DC با استفاده از سر مثبت منبع تغذیه صورت می گیرد.کنتاکت های معمولاً باز در رله های الکترومکانیکی، تا زمانی که ولتاژی به بوبین اعمال نشود، باز هستند. با اتصال مصرف کننده به کنتاکت باز، خروجی مدار نشان داده می شود.
کنتاکت معمولاً بسته بر خلاف معمولاً باز، هنگامی که به مصرف کننده متصل می شود، باعث قطع جریان در مدار می شود. بعضی از انواع رله تیغه های معمولاً بسته را ندارند و تنها تیغه مشترک و تیغه معمولاً باز را دارا هستند.
انواع رله الکترومکانیکی
رله های مکانیکی در انواع قابل نصب بر روی برد و یا قابل نصب بر روی سوکت به بازار عرضه می شوند.رله ی قابل نصب روی سوکت کاربرد بیشتری در صنعت دارند. از این نوع در تابلو های برق صنعتی استفاده می گردد. چگونگی بستن سیم ها روی پایه رله تعیین شده است.
کاربردها و مزیت های رله های الکترومکانیکی
از رله های مکانیکی متفاوت در بسیاری از موارد استفاده می شود. برخی از آن ها در ادامه ذکر شده است:
- با کمک انواع رله ی مکانیکی می توان مدار الکتریکی را ایزوله کرد. یعنی بخشی از مدار که سالم است از قسمت خراب مدار جداسازی شود.
- می توان مدارهای با ولتاژ بالا را با ولتاژی پایین محافظت و کنترل کرد.
- از نظر هزینه، استفاده از رله ها در مدار به صرفه و اقتصادی است.
- با استفاده از انواع رله الکترومکانیکی می توان سیستم ایمنی را نمایش داد. همچنین در صورت در خطر بودن دستگاه ها، با گرفتن توان شان، از ماشین آلات محافظت می کند.
- رله های مکانیکی ولتاژها و جریان های متفاوتی را توسط سیگنال کنترلی کلید زنی می کند.
- از انواع رله های مکانیکی در موتورها، چراغ های چشمک زن مانند راهنما زدن ماشین یا چراغ راهنما و ... استفاده می شود.
عملکرد انواع رله الکترومکانیکی
در متداول ترین رله های الکترومکانیکی هسته ی آهنی وجود دارد که اطراف آن سیم پیچ یا کویل قرار دارد. همانطور که قبلاً گفته شد دو قسمت ثابت یوغ و متحرک آرمیچر نیز در ساختمان رله مکانیکی دیده می شود.
همچنین کنتاکت متحرکی به آرمیچر متصل است. با عبور جریان برق در مدار، نیروی الکترومغناطیسی در مدار برقرار شده و با جذب آرمیچر به سمت خود، موجب باز و بسته شدن تیغه می شود. به عبارتی نیروی الکترومغناطیسی به نیروی مکانیکی در مدار تبدیل می شود.پس از قطع جریان برق سیم پیچ، میدان مغناطیسی حاصل از آن نیز از بین رفته و آرمیچر نیز در مکان اولیه اش قرار می گیرد. سپس تیغه ی رله الکترومکانیکی نیز به حالت اولیه ی خود باز می گردد.
رله در موقعیت نرمال بسته :
تا وقتی که هیچ ولتاژی به سیم پیچ نرسد.هسته‌ی آهنی، خاصیت مغناطیسی نخواهد داشت. و همین موضوع منجر به عدم جذب آرمیچر متحرک می گردد. پس در حالت معمولی، آرمیچر بسته است.
رله در موقعیت نرمال باز:
وقتی که ولتاژ با بزرگی کافی به سیم پیچ برسد. سیم پیچ میدان مغناطیسی را می سازد. بعد از آن هسته نیز خاصیت آهنربایی به دست می آورد. آرمیچر درحیطه این جریان قرار دارد. به همین دلیل به سمت هسته‌ی آهنربایی جذب می گردد. پس مکان آن نیز جابه جا خواهد شد . سر متحرک به پین نرمال باز اتصال داده می شود . سپس یک اتصال در مدار خارجی متصل به رله ایجاد می کند. پس موقعیت عملکرد مدارهم تغییر می کند.
تیغه های الکتریکی انواع رله ی الکترومکانیکی
کنتاکت ها از بخش های اصلی رله ها هستند. تیغه یا کنتاکت ها قسمتی هستند که برای باز یا بسته بودن مدار نقش اساسی دارند. بر اساس نوع و عملکرد رله ها، کنتاکت های متفاوتی ساخته می شوند.کنتاکت های معمولاً باز در حالت خنثی باز هستند. با اعمال جریان در مدار کنتاکت های باز به صورت بسته در می آیند که به آن ها Normally open می گویند.
کنتاکت هایی که در حالت عادی به صورت بسته قرار دارند، با ایجاد جریان در مدار باز می شوند و Normally Close گفته می شوند.کنتاکت ها چون یکی از بخش های اصلی رله های الکترونیکی هستند ممکن است در اثر زمان پوشیده شوند. پوشیدگی ممکن است تحت عواملی همچون پوسیدگی، اکسید شدن و خوردگی، آرک زدن، عبور جریان بالا و ساییدگی مکانیکی رخ دهد.
تفاوت رله و کلید
طبق تعریفی که می دانید ، رله همان کلید است، با این تفاوت که کلید را نمی توان از راه دور کنترل کرد یا از آن به‌عنوان یک کنترل کننده هوشمند بهره برداری کرد، پس می‌توان رله را کلید هوشمند نیز معرفی کرد که علاوه بر داشتن ساختار اصلی یک کلید ویژگی ها و امکانات بیشتری نیز برخوردار می باشد.
ویژگی و معایب رله ها:
رله ها قطعات کندی هستند به این معنا که نمی توانند با فرکانس بالا برق را قطع و وصل کنند. پس اگر می خواهید هزاران یا ملیون ها بار در ثانیه برق را قطع و وصل کنید (فرکانس های بالا چند کیلو هرتز یا مگاهرتز) نمی توانید از رله استفاده کنید. در این مواقع می توانید از خاصیت سوییچینگ ترانزیستور ها بهره مند شوید . در زمان حرکت تغییر وضعیت در رله،ممکن است جرقه تولید شود . از این قطعه نباید در محیط های دارای گاز های مشتعل شونده و مواد شیمیایی منفجره یا حساس به الکتریسیته استفاده کرد.
در نهایت می توانید انواع رله و ترانزیستور و سایر قطعات الکترونیکی را از وب سایت آژند برق تهیه نمایید.
