رله relay چیست و چگونه کار میکند؟

رله همانطور كه در اصول الكتريسيته وجود دارد هرگاه از سيم پيچي كه داراي هسته آهني است جريان الكتريكي عبور كند هسته سيم پيچ آهنربا ميشود از اين خاصيت براي قطع و وصل مدارها استفاده ميگردد. رله جزئيكه اين عمل را انجام ميدهد رله نام دارد. رله هاي كنترلي كاربرد وسيعي در كنترل بارهاي سبك مانند كنتاكتورها، لامپ هاي سيگنال و يا وسايل اخطاردهنده صوتي دارند. همچنين از اين رله ها در مدارات، به عنوان واسطه استفاده ميشود. فرق اين relay ها با كنتاكتور در تعداد و اندازه های كنتاكت آنهاست. كنتاكت هاي رله ها چون جريان زيادي را عبور نمي دهند كوچكتر و تعداد آنها بيشتر است.

اساس كار relay ها شبيه به كنتاكتورها است. در شكل زير دو كنتاكت نشان داده شده است هنگامي كه سيم پيچ برقدار شود، هسته خود را آهن ربا كرده و باعث جذب هسته متحرك (آرميچر) ميشود. در اين ميان كنتاكتهاي متحرك نيز جذب كنتاكت ثابت ميشوند.

بيمتال يا relay اضافه بار

اگر روي موتوري بيش از حد مجاز بار بيافتد، جريان زيادي از شبكه دريافت كرده و سيم پيچي هايش داغ ميشود و درصورت عدم قطع به موقع، موتور خواهد سوخت. relay حرارتي موتور را در مقابل اضافه بار حفاظت ميكند اضافه بار جهت كنترل جريان موتورهاي الكتريكي بكار ميرود و يك نوع relay حفاظتي است اين رله از دو فلز مختلف الجنس كه ضرايب انبساط طولي مختلفي دارند تشكيل شده است. شرايط كار اين relay از 20- درجه تا 60+ درجه سانتيگراد متغير است.

در شكل زير يك بسته برروي تسمه نقاله گيركرده و باعث شده است موتور به سختي نقاله را به حركت درآورد. همانطور كه موتور تلاش ميكند تسمه نقاله متوقف شده را راه بياندازد، جريانش به شدت بالا ميرود اگر مشكل حل نشود و يا مدار قطع نشود موتور با زياد شدن حرارتش صدمه خواهد دید.

توجه شود كه فيوز جريانهاي بسيار بالاي حالت اتصال كوتاه(بالاي 10 هزار آمپر) را قطع ميكند و جريانهاي ناشي از بار زياد در محدوده عملكرد فيوز نيست براي قطع جريان ناشي از بار زياد از بيمتال استفاده ميشود.

بي متال در مواقعي كه بار موتور بيش از ميزان از پيش تعيين شده باشد دستور توقف صادر مينمايد. در شكل زير ميتوانيد ساختمان يك بيمتال را مشاهده نماييد.

بيمتال از دو فلز غيرهمنام كه به يكديگر تابيده شده اند ساخته ميشود اين دو فلز براثرگرم شدن به يك اندازه بزرگ نميشوند و چون بهم محكم شده اند چاره اي جز خم شدن ندارند، خم شدن اين دوفلز ها كنتاكت را وصل مي كند.

شايان ذكر است، زمانيكه يك قطعه از تجهيزات الكتريكي از مقدار طراحي شده خود خارج ميشود نيز حالت اضافه بار رخ ميدهد.

تفاوت ها و شباهت ي فيوز و بيمتال شباهت

شباهت: هردو وسيله حفاظت كننده مدار هستند.
تفاوت:

• سرعت عمل فيوز نسبت به بيمتال خيلي بيشتر است .
• فيوز قابل تنظيم نيست در صورتي كه بيمتال قابل تنظيم ميباشد.
• فيوز مصرف كننده را در مقابل جريان زياد و اتصال كوتاه محافظت مينمايد در صورتي كه بيمتال مصرف كننده را در مقابل اضافه بار احتمالي محافظت مينمايد.

relay زماني (تايمر) و انواع آن

يكي از وسايل فرمان دهنده مدارهاي كنترل اتوماتيك ها، تايمرها يا رله ي زماني هستنند كه وظيفه كنترل مدار را براي مدت زمان معيني بر عهده دارند اصول كار رله ها همانند كنتاكتورهاست با اين تفاوت كه در رله ها:

• تمام كنتاكتها از لحاظ فرم ظاهري شبيه هم هستند و در مدارهاي فرمان شركت ميكنند .
• كنتاكتها بنا به مقتضيات كار ممكن است به طور لحظه اي يا با تاخير زماني قطع و وصل شوند. در اين صورت نام رله، رله لحظه اي يا رله با تاخير زماني خواهد بود.
• relay ها همچنين ممكن است داراي كنتاكت هاي لحظه اي يا با تاخير زماني باشند البته منظور از تاخير زماني فاصله زماني است كه بين عمل كنتاكت (اعم از باز شدن يا بسته شدن) از لحظه اتصال سيم پيچ relay به ولتاژ به وجود مي آيد.

تا كنون در صنعت برق رله هاي زيادي ساخته شده اند كه مشخصات مختلفي داشته و هر يك براي كار بخصوصي مورد استفاده قرار ميگيرند براي مثال در انتقال انرژي و حفاظت خطوط از يك رله خاص استفاده ميكنند. در ادامه انواع رله هاي زماني معرفي ميشوند.

نكته: به طور كلي ميتوان relay هاي زماني را به دو دسته تقسيم كرد:

الف) رله هاي تاخير در وصل(DELAY-ON): به رله اي گفته ميشود كه بايد به رله انرژي داده شود و سپس رله عمل كرده كنتاكتي را باز يا بسته كند مثل رله زماني موتوري.

ب) رله تاخير در قطع (DELAY-OFF): به رله اي گفته ميشود كه بعد از قطع شدن انرژي عمل كرده كنتاكتي را باز يا بسته كند مانند relay نيوماتيكي.

رله زماني موتوري يا الكترومكانيكي

اين relay بر اساس ساعتي كار مي كند كه محرك چرخ دنده های آن موتور آسنكرون و بيشتر موتور با قطب چاكدار است. اصول كار آنها به اين صورت است كه دور موتور توسط يك سيستم چرخ دنده كاهش مي يابد، بطوري كه در نهايت آخرين چرخ دنده كنتاكت را خيلي به آرامی باز يا بسته ميكند. زمان شروع رله از لحظه راه اندازي موتور محسوب ميشود. توسط اين relay ميتوان زمان هايي از حدود ثانيه تا حدود ساعت، حتي روز و هفته را تنظيم نمود. محل ديسك در لحظه شروع به كار، قابل تنظيم است و پس از تنظيم زمان (آن توسط زايده خارجي) و تغذيه تايمر، موتور با دور ثابت به حركت درمي آيد و با گردش موتور، زمان تايمر شروع مي شود پس از گردش، به علت برخورد با زايده ديسك، متوقف شده، به ميكروسويچ داخلي فرمان ميدهد، كنتاكت هاي تايمر عمل ميكنند، به طور اتوماتيك قطع ميشوند و موتور يا هر وسيله ي ديگر از كار ميافتد. البته رله هاي جديدي هستند كه هنگام عمل كنتاكت باز یا بسته و كنتاكت بسته اي را باز نمی كند و ميتوان موتوري را خاموش يا روشن كرد يا نيرو را از موتوري به موتور ديگر انتقال داد.

relay زماني الكترونيكي: از تايمرهاي الكترونيكي براي تنظيم زمانهاي كمتر از ثانيه تا چندين ثانيه استفاده ميشود، در ساختمان اين تايمرها از مدار و اجزاي الكترونيكي استفاده مي شود. در نوعي از اين ها تايمر با شارژ و دشارژ شدن يك خازن، بوبين يك رله كوچك تحريك مي شود. اصول ساختمان رله ا لكترونيكي بر مبناي مدار RC (خازن و مقاومت) و بر حسب تاخير زماني استوار است. تنظيم اين نوع تايمرها بستگي به مقاومت سر راه خازن دارد در ساده ترين نوع تايمر الكترونيكي در تايمر نوع خازني، relay هنگامي وصل ميشود كه خازن شارژ بشود و ولتاژ دوسر آن برابر ولتاژ وصل رله گردد پس از وصل رله با ذخيره شدن در خازن برروي مقاومتي كه توسط كنتاكت باز relay به دو سر خازن وصل ميشود تخليه ميگردد در اين نوع با تغير ظرفيت خازن ميتوان زمان تايمر را تنظيم كرد.

relay زماني نيوماتيكي: در اين تايمر از خاصيت ذخيره سازي و فشردگي هوا استفاده مي شود. هنگامي كه بوبين تحريك، قسمت متحرك را جذب ميكند قطع هاي كه شبيه به دم آهنگري است فشرده شده هواي آن از طريق سوپاپ یك طرفه خارج ميشود هنگامی كه جريان بوبين قطع ميشود، دم از طريق فنر به حالت اوليه خود بر ميگردد و از طريق سوپاپ تنظيم از هوا پر ميشود وقتي كه دم به حالت عادي برگشت ها كنتاكت تغيير وضعيت ميدهند.

تفاوت تايمر موتوري با تايمر نيوماتيكي در اين است كه تايمر موتوري پس از تنظيم و وصل بوبين آن به ولتاژ، شروع به كار ميكند در حالي كه تايمر نيوماتيكي پس از قطع ولتاژ از بوبين آن، شروع به كار مينمايد. در بسياري از موارد، تايمر نيوماتيكي بر روي كنتاكتورهاي مدار وصل ميشود تا پس از وصل كنتاكتور، دم رله فشرده شود.

relay زماني بيمتال يا حرارتي (تايمر حرارتي): اين نوع تايمر با استفاده از خاصيت بيمتال كار ميكند، و در انواع relay ذوب شونده relay حرارتي بيمتال و relay حرارتي منعكس كننده ميله اي ساخته ميشوند. زماني كه جريان از بيمتال عبور ميكند گرم ميشود و پس از مدتي در اثر تغيير شكل، عمل كرده مدار را قطع يا وصل ميكند دقت اين نوع تايمر زياد نيست و آب و هواي محيط بر روي آن اثر ميگذارد.

relay زماني هيدروليكي: در اين رله ها از سيستم هيدروليكي جهت تاخير در مدار استفاده مي شود. طرز كار آن طوري است كه وقتي جريان برق به رله وصل ميشود، مقداري روغن در داخل آن جا به جا ميشود براي بازگشت روغن به مكان اوليه زماني لازم استكه اين زمان را به عنوان زمان تايمر در نظر بگيرند.

رله: relay مغناطيسي نيز براي كنترل جريان به كار ميرود اصول كار اين رله بر اساس پديده مغناطيس پايه گذاري شده است. از اين رله براي قطع جريان هاي اتصال كوتاه استفاده مي رود ميدانيم كه يك اتصال كوتاه بايد سريع قطع شود بنابراين در چنين موقعيتي ميتوان از رله اضافه باري (حرارتي ) استفاده نمود چون گرم شدن بيمتال relay به يك زمان نسبتا طولاني نياز دارد. اين relay از يك هسته مغناطيسي كه اطراف آن چند دور سيم پيچيده شده تشكيل گرديد هاست . عبور جريان اتصال كوتاه باعث مغناطيس شدن و جذب اهرم قطع مي شود. اين رله را به طور مجزا به ندرت مورد استفاده قرار ميدهند و در كليدهاي اتوماتيك از آنها به همراه relayهاي حرارتي بهره ميگيرند.

relay كنترل بار: در برق صنعتي جهت حفاظت از موتورها، ژنراتورها و ترانس هاي قدرت از relay كنترل بار استفاده ميشود اين relay ها جايگزيني مناسب براي رله هاي بيمتالي يا همان حرارتي هستند.

در اين رله استفاده از يك سري كانال عبوري كه سيم هاي سه فاز در داخل آنها قرار ميگيرد ميزان جريان عبوري را توسط روش القائي اندازه ميگيرند (مانند آمپرمترهاي انبري.) کاربرد عمده در اين رله ها حفاظت موتورها در برابر عواملي مثل اضافه بار بيش از حد مجاز، دو فاز شدن، اتصالي در هر نقطه از مسير مصرفي جريان حتي در داخل موتور و اختلالات داخلي موتور است.

با استفاده از يك كانال يا دو كانال نيز ميتوان موتورهاي تك فاز و دو فاز را حفاظت كرد. چون موتورها در ابتداي كار جريان زيادي جهت راه اندازي دريافت ميكنند لذا در اين مدت زمان رله ها نبايد عمل كند تا موتور راه بيفتد لذا بر روي اين relay يك تايمر قابل تنظيم قرار داده مي شود تا پس از اين مدت (عبور از اضافه جريان اوليه ) رله فعال شود.

همچنين يك ولوم قابل تغيير نيز جهت تنظيم جريان مجاز موتور در حين كار برروي اين رله قرار داده ميشود بر روي پنل ها اين رله نيز يك دكمه ريست جهت ريست رله پس از اجراي عمل حفاظت قرار ميگيرد. بر خلاف رله هاي بيمتال كه سرعت عملكرد آنها بسيار پايين است (براي يك رله 12 آمپري در جريان 18 آمپري حدود 90 تا 180 ثانيه) و موتور آسيب خواهد ديد، رله هاي الكترونيكي كنترل بار در مدت زمان بسيار (کمي كمتر از يك ثانيه ) فازها را قطع ميكنند. البته بايد ذكر كرد كه رله به صورت مستقيم فازها را قطع نميكند بلكه كنتاكتور فازهاي اتصالي به موتور را قطع ميكند.

رله كنترل فاز: براي تشخيص جابجاي فاز يا تغيير توالي فازها كه منجر به تغيير جهت گردش موتورها مي شود و ميتواند منجر به خرابي دستگاه ها شود، همچنين تشخيص قطعي يك يا دو فاز كه باز هم باعث سوختن موتورهاي الكتريكي ميشود مورد استفاده قرار ميگيرد. اين وسيله يكي از وسايل حفاظتي در تمامي مدارهاي الكتريكي سه فاز است.

رله ي مدار فرمان: relay مدار فرمان عبارت است از سيم پيچ كوچك اطراف يك هسته ي آهني، يك قطعه فلز مغناطيسي كوچك با تعدادي كنتاكت باز و بسته ظريفی به عبارت ديگر اين ، كنتاكتور كوچكي است با كنتاكت هايي كه قادر به عبور جريان كمي هستند(در حد چند آمپر.) از اين رله در مدارهاي فرمان تابلوهاي برق استفاده مي گردد و فاز بويين كنتاكتورها از كنتاكت باز آن، عبور ميدهند. در اين جا لازم ميدانم نكته اي را بيان كنم اگر از يك رله با بويين 380 ولت، به صورت رله ي مدار فرمان يك تابلو برق به شرح زير استفاده كنيد:

1. دوفاز به طور مثال L2,L1 را پس از عبور از يك كليد دو فاز مينياتوري براي مغناطيسي شدن رله به دو سر بويين هدايت نماييد.
2. فاز سوم L3 را پس از عبور از يك كليد و فيوز با يك كليد مينياتوري ديگر از كنتاكت باز رله عبور از داده آن براي مدار فرمان تمامي استارترهاي (كنتاكتور به اضافه ي بيمتال) تابلو استفاده كنيد. تمامي موتورهاي سه فاز اين تابلوي برق از خطر سوختن در مقابل دو فاز شدن(قطع يك فاز) از كليد اصلي با شبكه ي شهر در امان خواهند بود. چون اگر L1 يا و L2 قطع شود رله قطع شده كنتاكت آن باز، فاز مدار فرمان استارترها قطع مي شود و موتورها در همان لحظه خاموش ميگردند. اگر L3 قطع شد، باز هم با آن كه كنتاكت relay بسته است، فاز مدار فرمان استارترها قطع شده و اين بار نيز موتورها فوراً و قبل از آن كه به سيم پيچ آنها صدمه اي وارد شود، خاموش خواهند شد.