رله چیست؟

در صنعت برق کلمه ی رله بسیار پرکاربرد است. حتما نام هایی مانند رله فرمان، رله کنترل فاز، رله کنترل بار، رله کنترل موتور، رله اضافه جریان، رله شنت تریپ، رله آندر ولتاژ و غیره را شنیده اید. هر یک از این ها کاربری خاصی داشته و با یکدیگر متفاوت هستند. با این سطح گسترده از تعاریف شاید این سوال مطرح شود که واقعا رله چیست؟ چه کاربردی دارد و در چه مدارهایی از رله استفاده می شود؟

تعریف رله

کلمه ی Relay معنی های متفاوتی دارد اما از مهم ترین آن ها می توان به تقویت کننده یا دریافت و انتقال دهنده اطلاعات اشاره کرد. به صورت کلی در صنعت برق رله یک سوئیچ الکترونیکی یا الکترومکانیکی در نظر گرفته می شود که می تواند بخشی از مدار را قطع و وصل کند. رله با توجه به نقش خود می تواند به منظور حفاظت یا صدور فرمان و یا ترکیبی از وظایف استفاده شود. به عنوان مثال یک رله کنترل فاز مدار را در برابر آسیب های ولتاژی محافظت می کند ولی یک رله ی شیشه ای تنها نقش صادر کننده ی فرمان را دارد.

یکی از پرکاربرد ترین رله ها در تابلو برق رله فرمان نام دارد. این رله ساختاری شبیه به کنتاکتور فرمان داشته و می تواند به منظور افزایش تعداد پلاتین های نرمال باز و نرمال بسته استفاده شود. به عبارت دیگر در صورت نیاز به تعدادی پلاتین نرمال باز و نرمال بسته در مدار فرمان می توان از انواع رله فرمان استفاده کرد. البته این رله ها با هدف های دیگر مانند ایزوله سازی، افزایش ایمنی و غیره نیز در مدارهای فرمان استفاده می شوند.

رله فرمان

همانطور که شرح داده شد در مدار فرمان علاوه بر تیغه های فرمان کنتاکتور می توان از رله های فرمان استفاده کرد. این رله از نظر ساختار در دو نوع الکترونیکی و الکترومکانیکی ساخته می شود. نسخه های الکترونیک به صورت SSR بوده و می تواند به همراه سوکت و یا به صورت مجزا در مدار قرار بگیرند. اطلاعات تکمیلی در خصوص SSR ها را می توانید در مقاله ی رله ی حالت جامد چیست مطالعه کنید.

نوع دیگر رله فرمان رله ی الکترومکانیکی Electromechanical relay  نام دارد. این رله با عنوان های مختلف مانند رله ماژول، رله ی شیشه ای، رله ی صنعتی یا رله ی فرمان شناخته شده و ساختمانی شبیه به کنتاکتور دارد. به عبارت ساده تر در رله الکترومکانیکی نیز از خاصیت مغناطیسی جهت باز و بسته شدن تعدادی پلاتین فرمان استفاده می شود. در نظر داشته باشید که ابعاد و لوازم جانبی این رله با کنتاکتور فرمان متفاوت است. اطلاعات بیشتر را می توانید در مقاله کنتاکتور فرمان مطالعه کنید.

رله ی فرمان در مقایسه با کنتاکتور فرمان مزایایی مانند ابعاد کوچکتر، سرعت بالاتر، عمر بیشتر، مصرف انرژی و صدای کمتری دارد. این رله در مدل های قابل نصب روی بردهای الکترونیک، رله برد و قابل نصب روی سوکت در بازار وجود داشته و از نظر ولتاژ بوبین و تعداد پلاتین مدل های مختلفی دارند. به عنوان مثال در تصویر زیر بخش (a) رله الکترومکانیکی قابل نصب روی برد و در گزینه ی (b) رله الکترومکانیکی قابل نصب روی سوکت را مشاهده می کنید.

رله قابل نصب روی برد الکترونیک

رله های قابل نصب روی برد به روش لحیم کاری محکم شده و به سادگی قابل تعویض نیستند. این مدل از رله ها در قاب داخلی تجهیزات کنترلی مانند پی ال سی ها، تایمرها، رله های حفاظتی مانند کنترل فاز، کنترل بار و … نصب شده و به صورت مستقیم قابل مشاهده نمی باشند. به عنوان مثال رله ی الکترومکانیکی یک کنترل فاز داخل قاب آن قرار گرفته و فقط از برد آن دستور می گیرد. به عبارت دیگر شما نمی توانید به رله ی الکترومکانیکی داخل یک کنترل فاز فرمان دهید. در تصویر زیر رله های نصب شده روی برد الکترونیک را مشاهده می کنید.

رله هایی که روی بردهای الکترونیک لحیم می شوند دارای تعداد کمی پلاتین با جریان محدود هستند. این رله اغلب دارای پوشش کاملا بسته بوده و اجزای داخلی آن قابل مشاهده نیست.

رله قابل نصب روی سوکت

در صورت نیاز به تعدادی رله با پلاتین و ولتاژهای مختلف در مدار فرمان می توان از رله های تکی یا رله ی شیشه ای استفاده کرد. این رله ها معمولا بدنه ی شفافی داشته و اجزای داخلی آن ها قابل مشاهده است. ساختار این رله نیز دقیقا شبیه به کنتاکتور بوده و دارای بوبین، مکانیزم فرمان و تعدادی پلاتین است. نکته ی مهم در رله های شیشه ای عدم اتصال مستقیم سیم به پایه های آن است. به عبارت دیگر برای استفاده از این رله حتما باید از سوکت یا پایه استفاده کنیم.

با توجه به نوع و برند رله ممکن است روی آن ضامن تست مکانیکی، قفل پلاتین ها، نشانگر مکانیکی وضعیت یا یک سیگنال نورانی وجود داشته باشد. با فشردن ضامن تست مکانیکی می توان عملکرد رله را بدون تغذیه تست کرد. به عبارت دیگر با فشردن این ضامن پلاتین ها تغییر وضعیت داده و با رها کردن آن به حالت اول بر می گردند. در برخی از رله ها این ضامن قابل چرخش بوده و می توان آن را در موقعیت وصل قفل کرد.

نشانگر مکانیکی داخل قابل قرار داشته و فقط وضعیت وصل یا قطع بودن رله را نشان می دهد. این نشانگر مستقیما به مکانیزم فرمان متصل بوده و پس از وصل تغذیه یا فشردن ضامن مکانیکی کمی جابجا می شود. روی رله ها معمولا یک کادر مستطیل شکل شفاف وجود دارد که سطح رنگی نشانگر از آن محل قابل مشاهده است.

از مدل های دیگر نشانگر داخلی می توان به LED ها اشاره کرد. در این روش یک LED داخل محفظه ی رله قرار داشته و به بوبین آن متصل است. در واقع پس از اعمال ولتاژ به بوبین رله این LED روشن خواهد شد. در تصویر زیر چند نمونه رله ی قابل نصب روی سوکت را مشاهده می کنید.

با توجه به نوع پایه های رله برای سیم بندی و نصب آن باید از سوکت استفاده کنیم. سوکت رله از بخش های مختلفی مانند ترمینال هایی پیچی یا فشاری، شکاف هایی برای قرار گیری رله، گیره ی نگهدارنده و محلی برای نصب روی ریل استاندارد 35 میلی متری تشکیل شده است. در تصویر زیر یک نمونه سوکت رله را مشاهده می کنید.

رله های قابل نصب روی سوکت از یک تا چهار پلاتین چنج آور داشته و با ولتاژ مختلف مانند انواع AC و DC با سطح ولتاژ 12، 24، …. ولت تولید می شوند. هنگام نصب رله باید به دیاگرام الکتریکی چاپ شده روی بدنه ی آن توجه کنید. در این دیاگرام  ورودی و خروجی ترمینال ها، شماره ی ترمینال ها روی سوکت، ولتاژ، جریان و … درج شده است. معمولا تمام این اطلاعات به همراه استانداردها و … روی بدنه ی سوکت نیز چاپ می شود.

به عنوان مثال تصویر زیر را مشاهده کنید. در این تصویر مشخص شده که ولتاژ تغذیه ی رله 24 ولت مستقیم و جریان مجاز تمام کنتاکت ها در 250 ولت متناوب 7 آمپر است. این رله الکترومکانیکی دارای چهار پلاتین چنج آور بوده که با اعداد خاصی مشخص شده اند. اعداد بزرگ تر مانند 9 و 1 و 5 معرف شماره ی ترمینال ها روی سوکت و اعداد 11 و 12 و 14 برای مشخص کردن شماره ی پلاتین و نوع باز یا بسته بودن آن ها هستند. طبق تصویر شماره ی 11 مشترک پلاتین اول، شماره 12 پلاتین نرمال بسته و پلاتین 14 نرمال باز آن می باشد.

رله برد

جهت استفاده از رله های فرمان در تابلو برق می توان از رله و سوکت تکی و یا رله برد استفاده کرد. نصب تعداد زیادی رله به صورت جداگانه بسیار زمان بر بوده و علاوه بر هزینه باعث بزرگتر شدن ابعاد تابلو برق می شود. برای رفع این مشکلات می توان از رله های مجتمع یا رله برد استفاده کرد. طبق تصویر زیر جهت کاهش ابعاد، هزینه، سیم بندی و غیره تعدادی رله در کنار هم قرار داده شده و یک رله برد تشکیل می شود. در نظر داشته باشید که اغلب رله برد ها داری سوکت بوده و می توان رله های آن ها را تعویض کرد.

رله بردها با توجه به برند و مدل متفاوت بوده و می توانند شامل محل قرارگیری روی ریل استاندارد، چند سوکت رله، محافظ ولتاژ، ترمینال های بوبین، ترمینال های کنتاکت، نشانگر نورانی و غیره باشند. در نظر داشته باشید در مدارهای پیچیده می توان از رله برد ها استفاده کرده و حجم کار را کاهش داد.

به عنوان مثال قرار دادن رله در خروجی پی ال سی یا رله های کنترلی را در نظر بگیرید. این کار با هدف افزایش ایمنی یا صدور فرمان با تعدادی پلاتین بیشتر انجام می شود. در نظر داشته باشید که در پی ال سی های رله ای معمولا خروجی ها به صورت یک پلاتین نرمال باز است. به عبارت دیگر با اتصال رله های خروجی پی ال سی به بوبین رله بردها می توان ضمن افزایش ایمنی از تعداد بیشتری پلاتین مانند یک نرمال باز و یک نرمال بسته استفاده کرد.

تفاوت رله با کنتاکتور

همانطور که می دانید مدارهای فرمان اغلب به صورت رله تکنیک هستند. به عبارت دیگر این مدارها بر اساس تغییر وضعیت پلاتین های فرمان طراحی و اجرا می شوند. پلاتین ها می توانند جزئی از تجهیزات قدرت مانند کنتاکتور یا بریکر بوده و وضعیت آن ها را نشان دهند. به عنوان مثال با قطع و وصل شدن یک کنتاکتور قدرت یا بریکر تعدادی پلاتین فرمان نیز تغییر وضعیت می دهند.

در صورت نیاز به افزایش تعداد پلاتین های فرمان یا ایجاد شرایط خاص مانند ایزوله سازی می توان از کنتاکتور فرمان یا رله ی فرمان الکترونیک یا الکترومکانیکی استفاده کرد. این تجهیزات با یکدیگر متفاوت بوده و هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. به منظور انتخاب صحیح کنتاکتور قدرت، کنتاکتور فرمان، رله الکترونیک فرمان و یا الکترومکانیکی و درک تفاوت رله با کنتاکتور باید آن ها را باهم مقایسه کنیم.

همانطور که در مقاله کنتاکتور قدرت شرح داده شد از این کلید به منظور قطع و وصل جریان های بزرگ استفاده می شود. کنتاکتور قدرت دارای یک بوبین بوده که می توان آن را با توان کوچکی تحریک کرده و بارهای بزرگی را راه اندازی کرد. در واقع با یک ولتاژ و جریان محدود در بوبین می توان جریان های سنگینی را از طریق پلاتین های قدرت عبور دارد. کنتاکتورهای قدرت دارای تعدادی کنتاکت فرمان بوده که می توان آن ها را در مدار کنترل قرار داد. در صورت نیاز به پلاتین های بیشتر در کنتاکتور قدرت می توانیم از کنتاکت کمکی استفاده کنیم.

در صورت نیاز به تعدادی پلاتین فرمان می توان از کنتاکتور فرمان نیز استفاده کرد. این کنتاکتور از نظر ساختار با رله فرمان مشابه بوده و از بدنه، بوبین و تعدادی پلاتین تشکیل شده است. در واقع کنتاکتور فرمان دارای تعدادی پلاتین با مشخصات الکتریکی مشابه بوده که در قابی مانند کنتاکتورهای قدرت قرار دارند. اصلی ترین تفاوت رله با کنتاکتور فرمان همان قاب یا محفظه ی آن است. با وجود قاب یک شکل با کنتاکتورهای قدرت می توان از لوازم جانبی متعددی در کنتاکتورهای فرمان استفاده کرد. از این لوازم جانبی می توان به پلاتین کمکی، تایمر، اینترلاک مکانیکی و غیره اشاره کرد. در تصویر زیر پلاک یک کنتاکتور فرمان را مشاهده می کنید.

در صورت نیاز به پلاتین های فرمان می توان از رله های فرمان الکترونیک و الکترومکانیکی به صورت تکی یا رله برد نیز استفاده کرد. این رله ها دارای لوازم جانبی نبوده و نمی توان آن ها را با پلاتین کمکی، تایمر، میرا کننده و غیره ترکیب کرد. در صورت مشخص بودن تعداد پلاتین ها و عدم احتمال توسعه می توانید از رله های فرمان استفاده کنید. همانطور که شرح داده شد این رله از نظر ولتاژ بوبین، ولتاژ و جریان پلاتین ها و تعداد کنتاکت ها در مدل های مختلفی تولید می شوند.