رله چیست؟ معرفی انواع رله و کاربرد آن

رله در اصل یک نوع کلید است که توسط آن می توان اتصال الکتریکی بین دو نقطه از مدار را فراهم کرد. رله دارای تعدادی پین ورودی و خروجی جهت ایجاد تماس و یا قطع تماس الکتریکی می باشد. برای آشنایی با انواع رله الکترونیکی (SSR) و الکترومکانیکی و درک نحوه کار آن لازم است بدانید که رله چیست و انواع آن چه کاربردی دارند.

رله چیست؟

رله یکی از قطعات الکترونیکی پرکاربرد در صنعت برق و الکترونیک است. وظیفه رله در مدار الکترونیک قطع و وصل مدار الکتریکی است.  از رله میتوان به‌عنوان یک کنترل‌کننده هوشمند نیز استفاده کرد. رله ها ابتدا در مدارهای تلگرافی راه دور به عنوان تکرارکننده سیگنال استفاده می شدند آنها سیگنال دریافتی از یک مدار را با انتقال آن بر روی مدار دیگر منتقل می کنند.

رله ها در سوئیچ های تلفنی و کامپیوترهای ساده برای انجام عملیات منطقی بصورت گسترده مورد استفاده قرار می گرفتند. اما امروزه به عنوان رله حفاظتی جهت محافظت مدار الکترونیکی و مصرف کننده هایی مانند الکترو موتورها و تجهیزات روشنایی کاربرد وسیعی در صنعت دارند.

رایج ترین رله ها بنام رله دوبل دارای 5 پایه به شرح زیر است.

• دو پایه ی سیم پیچ که به مثبت و منفی باتری از طریق کلید به ولتاژ متصل شده اند.
• دو پایه ی دیگر با نام های معمولا بسته ( NC ) و معمولا باز ( NO )
• پایه مستقلی به نام مشترک (common) که بین مثبت و منفی رله قرار گرفته است.

همانطور که در ساختار داخلی رله می بینید علاوه بر این 5 پایه ، یک قطعه فلزی نیز در رله وجود دارد که به پین مشترک COMMON وصل شده است که بسته به حالت رله به NC یا ON وصل میشود. به این ترتیب زمانی که پایه مشترک به NC متصل است، رله در حالت نرمال است اما اگر پایه مشترک به ON وصل شود، رله فعال است.

• حالت نرمال : همانطور که قبلا گفتم، زمانی که مشترک به NC متصل است، رله در حالت نرمال است، یعنی هیچ مدار و وسیله ای به رله ما وصل نیست، در نتیجه رله ما نیز غیر فعال است !
• حالت فعال: زمانی که از طریق پایه میکروکنترلر یا باتری ، ما به مثبت و منفی رله ولتاژ اعمال می کنیم، پین مشترک به ON متصل شده و رله ما در حالت فعال قرار می گیرد.

حتما تا اینجا متوجه شده‌اید که رله چیست؛ در ادامه به عملکرد انواع رله در صنعت می پردازیم. بطور کلی رله ها در دسته های مانند: رله مغناطیسی، رله‌ی کنترل فاز، رله کنترل بار حفاظتی، رله ارت فالت و رله‌ های زمانی (تایمر) در بازار عرضه می شوند و هریک از آنها در بخش های متعددی از صنعت کاربرد دارند.  اما در این میان رله‌ های کنترل بار و رله های الکترومکانیکی که نوعی رله‌ی زمانی است، کاربرد بیشتری در صنعت دارند.

پیشنهاد می کنیم انواع مولتی متر کلمپی را در صفحه مولتی متر کلمپی مشاهده نمایید.

رله الکترونیکی (رله SSR) ،الکترومکانیکی و حفاظتی چیست؟

رله الکترونیکی (رله SSR) یا رله های حالت جامد در مقایسه با رله های معمولی، علاوه بر کاهش تداخل الکترومغناطیسی و نویز دارای سرعت سوئیچ سریعتری هستند. ویژگی های عنوان شده فوق باعث شده، کاربرد رله الکترونیکی در صنایع مختلف مانند سیستم های کنترلی و حفاظتی گسترش یابد.

پارامترهای مختلفی موجب اختلال در سیستم برق صنعتی و خانگی می شوند. افزایش و یا کاهش بیش از حد ولتاژ ورودی، افزایش حرارت و اتصال کوتاه موجب بالا رفتن جریان مصرفی تجهیزات برقی می گردد. رله‌های حفاظتی یکی از قطعات انواع تابلو برق فشار قوی و ضعیف جهت محافظت از تجهیزات برقی و موتورهای الکتریکی در برابر اتصالی‌ها است. وظیفه اصلی رله حفاظتی خارج کردن سریع بخش‌های معیوب شبکه برق از مدار است. پر کاربردترین رله های حفاظتی نمونه های رله اضافه جریان و اضافه ولتاژ است.

جهت آشنایی با کاربرد رله ها در حفاظت مدار الکتریکی ابتدا باید بدانیم  انواع رله حفاظتی چیست ؟ در ادامه دو نوع رله حفاظتی کنترل بار الکتریکی و الکترومکانیکی را به صورت مجزا بررسی میکنیم. تا شما با ساختار، نحوه کار و کاربرد آنها آشنا شوید.

جالب است بدانید که رله ها با وجود ساختار بسیار ساده ای که دارند، بسته به کاربرد، نوع ساخت و شکل ظاهری شان به دسته های مختلفی تقسیم میشوند. برای آشنایی بیشتر با انواع رله با ما همراه باشید.

انواع رله

بطور کلی انواع رله در دسته های مانند: رله مغناطیسی، رله‌ی کنترل فاز، رله کنترل بار حفاظتی،رله ماشینی، مخابراتی، رله ارت فالت و رله‌ های زمانی (تایمر) در بازار عرضه می شوند.

• رله کنترل بار

به طور کلی حفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر جریان اضافه را کنترل بار می گویند. در نتیجه رله کنترل بار نیز وسیله ای است که از آن برای قطع جریان مدار در زمان اعمال بار اضافه، استفاده می شود. برای این کار ابتدا رله کنترل بار، جریان مدار را از طریق ترانس جریان های کوچکی که بر روی هر خط قرار گرفته اند، می خواند و سپس در صورت مشاهده اضافه بار، رله کنترل بار جریان مدار یا مصرف کننده را قطع میکند!

انواع رله کنترل بار با توجه به کاربرد آن در دو نوع رله های الکترونیکی یا دیجیتال و مکانیکی در بازار موجود است. رله کنترل بار دیجیتال به‌ دلیل مجهز بودن به نمایشگر می تواند پیغام های بیشتری برای نمایش خطا نمایش دهد. نوع دیگری از انواع رله کنترل بار که وظیفه محافظت در اضافه جریان خروجی مدار را دارد رله حرارتی یا همان رله بی متال است. اساس کار  رله ھای بی متال بر پایه اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار رفته در آنها است.

معایب و مزایای رله بی متال با رله کنترل بار چیست؟ یکی از مزایای رله کنترل بار نسبت به رله بی متال عدم تاثیر حرارت محیط در کار کرد رله کنترل بار می باشد.

•  رله کنترل فاز 

یکی دیگر از انواع رله حفاظتی که در تابلو برق ها قرار دارد رله کنترل فاز است. وظیفه اصلی رله های کنترل فاز،حافظت از تجهیزات برقی در مقابل کاهش متقارن ولتاژ شبکه برق شهری، جابجایی فازها و عدم تقارن ولتاژ شبکه سه فاز می باشد. در صورتی که هر یک از اشکالات ذکر شده در بالا در ولتاژ شبکه به وجود آید این رله خروجی را قطع می کند تا دستگاه های متصل به آن آسیب نبینند.

موتورهای الکتریکی در مقابل کم یا زیاد شدن شدید ولتاژ آسیب پذیرند. یکی از کاربردهای رله کنترل فاز حفاظت از موتورهای الکتریکی است. نصب انواع رله کنترل فاز بسیار آسان است. نقشه نصب رله کنترل فاز ایرانی و خارجی در کاتالوگ محصول و یا سایت فروشنده موجود است.

انواع رله کنترل فاز چیست؟

رله های کنترل فاز با نام های مختلف زیر در بازار شناخته می شوند.

رله عدم تعادل فاز

رله توالی فاز

رله خرابی فاز

• رله الکترومکانیکی

رله الکترومکانیکی،در اصل یک آهنربای مغناطیسی که در صنعت از آن به عنوان سوئیچ مکانیکی استفاده می شود. این رله که با اسامی مختلفی مانند رله ی صنعتی ، رله ی شیشه ای، رله ماژول یا رله ی فرمان نیز شناخته می شود، با استفاده از خاصیت مغناطیسی که دارد، معمولا برای باز و بسته شدن ، پالس فرمان استفاده می شود.

طرز کار رله الکترومکانیکی

همانطور که میدانید با عبور جریان از سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی در اطراف میله فلزی رله ایجاد می شود. با به وجود آمدن این میدان مغناطیسی ، کنتاکت متحرک به صورت مکانیکی به کنتاکت ثابت آن متصل میشود. با قطع جریان ورودی به رله نیز، میله فلزی به محل اولیه خود بر می‌گردد!

این فرایند در دنیای الکترونیک تا حد کمی زمان بر به حساب می آید، در نتیجه در اکثر مواقع از رله‌ها برای عملیات های سریع استفاده نمیشود. این در حالی است که معمولا از رله برای کاهش نویز در ولتاژ های پایین و کاهش قوس الکتریکی در ولتاژ بالا استفاده می شود! معرفی اجزای رله الکترومکانیکی در شکل زیر، شناخت بیشتری در طرز کار و ترکیب پایه های آن به ما می کند.

• رله مخابراتی

یکی دیگر از انواع رله که معمولا در ابعاد کوچکتری ساخته می شود، رله مخابراتی است. این نوع رله در مقایسه با سایر مدل های رله، کمی حساس تر است زیرا نمیتواند جریان و ولتاژ زیادی را از خود عبور دهد. اما در عوض سرعت قطع و وصل آن بیشتر از سایر مدل های رله است! در نتیجه برخلاف آنها برای عملیات های سریع نیز مناسب است.

جالب است بدانید که رله مخابراتی که اغلب برای انتقال جریان های سطح پایین استفاده می شود، در مدارات مخابراتی کاربرد فراوان دارد.

علاوه بر این شما میتوانید از آنها برای طراحی مدارهای مخابراتی که این روز ها بسیار اهمیت دارند نیز، استفاده کنید. جهت مشاهده انتقال سیگنال در پین های ورودی و خروجی رله به تجهیزاتی مانند اسیلوسکوپ و برای اندازه گیری دامنه ولتاژ به مولتی متر نیاز خواهید داشت.

• رله ماشینی

امروزه برای کاهش حجم سیم کشی، جلوگیری از ارسال و برگشت سیم مثبت به داخل کابین راننده و … از قطعه محرکی بنام رله خودرو استفاده می شود! رله ماشینی به ما کمک میکند که بتوانیم مدار الکتریکی خودرو را به صورت اتومات فعال نماییم. علاوه بر این اگر جریان و ولتاژ زیادی به مدار اعمال شود، رله قطع می شود، قطع رله موجب جلوگیری از خرابی باتری خودرو و قطعات دیگر می شود.

همانطور که پیشتر هم گفتیم یکی از کاربرد های رله، کنترل یک مدار جریان بالا با استفاده از جریان پایین است. سازندگان در صنعت خودروسازی از این ویژگی برای ساخت استارتر برقی خودرو بهره برده اند. پرکاربردترین رله ماشینی الکترومکانیکی را در خودرو به عنوان رله استارت،رله فن، رله چراغ ها و رله پمپ بنزین میتوان مشاهده کرد. رله ها در خودرو بیشتر نقش کنترل و فرمان را به عهده دارند. برای مثال، رایج ترین رله در خودرو پراید، رله دوبل است که سیستم های مختلف را راه اندازی و کنترل می کند. در ادامه به تفاوت رله با کنتاکتور می پردازیم.

کاربرد رله

هر کدام از انواع رله برای کاربرد خاصی طراحی شده است و هیچ کدام با یکدیگر کارایی یکسانی ندارد. رله ها علاوه بر کاربرد  برق صنعتی در خودروها نیز کاربرد دارند.

معمولا عملکرد رله ها در کنترل مدار ولتاژ بالا با سیگنال ولتاژ پایین است. رله ها برای محافظت از سیستم های الکتریکی به منظور حفاظت از تجهیزات متصل به سیستم در مقابل اضافه ولتاژ و جریان استفاده می شوند. اینها برای کنترل مدار ولتاژ بالا با سیگنال ولتاژ پایین استفاده می شوند. انواع رله کاربردهای گسترده‌ای در مدارهای الکتریکی مختلف دارند. برخی از این کاربردها عبارت‌اند از:

سیستم های کنترل روشنایی
مخابرات
کنترل کننده های فرآیند صنعتی
کنترل ترافیک
کنترل درایوهای موتور
سیستم های حفاظتی برق
رابط های کامپیوتری
خودرو
لوازم خانگی

فرق رله با کنتاکتور چیست؟

معمولا از کنتاکتور در مسیر تجهیزاتی مانند الکتروموتور که برای راه اندازی آن نیاز به جریان بالا است استفاده می شود. کنتاکتور ها از نظر ساختار شامل بوبین یا الکترومگنت، محفظه یا قاب و کنتاکت‌ها می باشند. کنتاکتور تک فاز و سه فاز بسته به نوع نیاز در مدار استفاده می گردد. با دقت به شکل ” طرز کار رله الکترومکانیکی” می بینیم که رله وسیله ای است که با تغییر وضعیت کنتاکت‌هایش، وضعیت مدارات مرتبط به آن نیز تغییر می کند. اما کنتاکتور، دستگاهی است که در صورت بروز شرایطی غیر از شرایط عادی در مدار، به طور مکرر مدار را  قطع و وصل میکند!

چه مشخصاتی انواع کنتاکتور و رله  را از هم مجزا می کنند؟

• برای داشتن یک دید بهتر از فرق رله و کنتاکتور، جالب است بدانید که کنتاکتور به گونه طراحی شده است که تنها با کنتاکت‌های معمولا باز (NO ) کار کند. اما رله بسته به نوع عملکردی که ما نیاز داریم، می‌تواند در دو حالت NC و NO کار کند. در نتیجه کنتاکتور در حال بی برقی هیچ ارتباطی ندارد اما رله در این شرایط ارتباط الکتریکی خوبی خواهد داشت.
• یکی دیگر از تفاوت های رله و کنتاکتور در این است که رله ها اغلب در کاربردهای تک فاز استفاده می شوند اما کنتاکتور ها بیشتر در انواع سه فاز ساخته و مورد استفاده قرار می‌گیرند !
• با مطالعه مشخصات کنتاکتور پی خواهیم برد که انواع کنتاکتور بدون داشتن یک مدار مشترک نیز می تواند 2 پل را به یکدیگر متصل کند اما رله برای این کار به یک کنتاکت مشترک متصل به نول نیاز دارد!
• همانطور که میدانید رله ها اغلب نمی توانند رنج ولتاژی بیش از 250 ولت را تحمل کنند، این در حالی است که کنتاکتور میتواند رنج ولتاژی بیش از 1000 ولت را نیز تحمل کند.
• علاوه بر ولتاژ، رله و کنتاکتور در میزان تحمل بار نیز با هم تفاوت دارند. زیرا اغلب رله ها نمیتوانند جریانی بیشتر از 10A را از خود عبور بدهند کنتاکتورها به راحتی میتوانند جریانی بیشتر از 10A و در بعضی نیازها تا چندصد آمپر را از خود عبور بدهند!

در یک مطلب به صورت اختصاصی به بررسی تفاوت مهم رله با کنتاکتور چیست پرداخته ایم.

مزایای رله SSR (رله الکترونیکی) با رله معمولی

در بخش های قبل ما با ساختار رله الکترومکانیکی آشنا شدیم اما در این قسمت می خواهیم با رله SSR یا همان رله الکترونیکی آشنا شویم. رله SSR در اصل یک کلید الکترونیکی است که از عناصر نیمه‌هادی قدرت مانند ترانزیستور، تریستور یا ترایاک ساخته می شود.

این نوع رله ها نیز مانند رله‌های الکترومکانیکی، می توانند هم خروجی AC داشته باشند هم DC. اما بسته به نوع رله SSR که خریداری کرده اید. تنها یکی از این دو حالت امکان دارد. بنابراین شما میتوانید با رله SSR مدارات متنوعی طراحی نمایید. حذف قطعات مکانیکی علاوه بر افزایش طول عمر رله ، مزایای دیگر زیر را در انواع رله الکترونیکی فراهم کرده است.

• داشتن ظرفیت زیاد در تحمل جریان‌های هجومی در زمان شروع
• این قطعه در هنگام فعال بودن هیچ صدایی ندارد!
• علاوه بر این به دلیل ساختاری که دارد شما میتوانید به راحتی آن را به PLC متصل کنید.
• رله الکترونیکی هیچ جرقه ای در فرمان قطع و وصل ایجاد نمی کند، در نتیجه برای استفاده در مانیتورینگ فضاهایی که مواد اشتعال پذیر و گازهای خطرناک در آنها وجود دارد نیز، مناسب است. هر کدام از انواع رله ها برای کاربرد خاصی طراحی شده است ویژگی های عنوان شده فوق باعث شده، کاربرد رله الکترونیکی در صنایع مختلف زیر گسترش یابد.
• در صنعت روشنایی مانند چراغ های ترافیکی و روشنایی خیابان ها
• وسایل خانگی مانند اجاق گازها
• سیستم های کنترل صنعتی و تابلو برق ها جهت راه اندازی الکترو موتورها

حال که می دانیم رله الکترونیکی چیست و چه کاربردهایی دارد ضروری است با نحوه تست رله ها نیز آشنا شویم.

تست رله با مولتی متر 

رله ها قطعات الکترونیکی آسیب پذیر در مقابل حرارت، رطوبت، ضربه، اضافه جریان و ولتاژ هستند. همچنین به دلیل ساختار فیزیکی آن ها، در دراز مدت خراب می شوند. از این رو، روش تست سلامت آن ها بسیار مهم است. آزمایش سلامت رله با ابزارهای گوناگونی انجام می گردد، مولتی متر رایج ترین ابزار تست رله است.

نحوه تست رله الکترونیکی (SSR) و  رله معمولی چیست؟ تست قطعات الکترونیکی را میتوان با روش های مختلف انجام داد. ممکن است دیگران راه های پیچیده ای برای تست رله پیشنهاد بدهند اما با روش های ساده می توان رله های الکترونیکی را آزمایش کرد! همانطور که میدانید بوبین هر رله ای یک ولتاژ کاری مشخصی دارد(برای مثال: 5 ، 12 یا 220 ولت) که در صورت اتصال منبع تغذیه به آن، رله فعال می شود و در اثر جابجایی کنتاکت ها یک صدا تق مانند به گوش ما می رسد.

درنتیجه اگر رله شما سالم باشد با اعمال ولتاژ کاری رله به آن، این صدا باید به گوش شما برسد. پس اگر این اتفاق نیفتاد یعنی رله شما معیوب شده است.

روش دیگر برای تست رله الکترومکانیکی اهم چک و ولتاژ چک می باشد. ابتدا توسط اهم متر، اهم دو پایه بوبین را تست می کنیم در صورت قطع بودن بوبین، مقدار اهم بینهایت است و در صورت اتصال بودن، اهم بوبین رله تقریبا صفر است. همچنین میتوان با تامین ولتاژ بوبین، اهم دو پایه خروجی را تست کرد و متوجه قطع و وصل آن شد.

روش تست رله الکترونیکی بسیار آسان است. برخی از مهندسین از ویژگی ولتاژ برای تست رله جامد یا همان SSR استفاده می کنند. برای آزمایش سالم بودن رله SSR یا رله الکترونیکی نیز می توانید بعد از اعمال ولتاژ به ورودی، ولتاژ خروجی کنتاکت ها را با استفاده از مولتی متر و عملکردی که در دیتاشیت قطعه توضیح داده شده اندازه گیری کنید. در صورت فراهم نبودن مولتی متر از لامپ نیز میتوان در تست رله SSR استفاده کرد. با اتصال خروجی رله الکترونیکی به لامپ و تامین ولتاژ ورودی آن لامپ روشن خواهد شد.

اما اگر رله اس اس آر از نوعی است که در خروجی به مدار شما جریان AC اعمال می کند، بی شک برای تحلیل مدارات علاوه بر مولتی متر شما به اسیلوسکوپ جهت مشاهده سیگنال خروجی رله و آمپرمتر جهت مشاهده آمپر نیز نیاز خواهید داشت!