رله ها از جمله ادواتی هستند که به منظور هدایت جریان برق از منبع به مصرف کننده و مدیریت آن تحت قالب مدار فرمان نقش به سزایی دارند. رلهها دارای ویژگی‌های مختلف مطابق با خواسته اپراتور هستند و همین مسئله موجب گوناگونی و تنوع آن در مدل‌های مختلف از نظر رنج ولتاژ بوبین، جریان پشتیبانی، نحوه کلید زنی یا سوئیچینگ، تعداد کنتاکت و … شده است. در زمان کنونی نیز ما شاهده تنوع در جنس ساختار یا تولید آنها نیز هستیم. این مقاله قصد دارد تا شما را به صورت کامل اما خلاصه با دنیای رلهها آشنا کند تا شما بتوانید درک کنید که در کجا و به چه نحوی باید از رلهها استفاده کنید. پس با ما همراه باشید.
رله الکترومکانیکی چیست؟
رله یک تجهیز کلید زنی یا سوئیچینگ ساده است که در حوزه‌های الکترونیک و برق صنعتی کاربرد دارد و به وسیله آن می‌توان در مسیر انتقال انرژی الکتریکی به قطعات مختلف وقفه ایجاد کرد یا آنها را مدیریت کرد. رلهها برای انجام فرآیند سوئیچینگ در ولتاژهای مختلف اما به دفعات کم مناسب هستند. البته باید عنوان کرد که رنج جریانی آنها پایین است و برای رنج جریان‌های بالاتر استفاده از کنتاکتور گزینه مناسب‌تری است. رله‌های الکترومکانیکی قالبا دارای چند کنتاکت باز یا بسته بوده و رنج ولتاژی آنها بین 12 تا 400 ولت می‌باشد.
اجزای تشکیل دهنده رله و نحوه کارکرد آن
رله‌های کویل دار که رایج‌ترین مدل رله‌های الکترومکانیکی هستند را در نظر بگیرید. این رلهها شامل اجزا یا قطعات زیر هستند:
1) قسمت ثابت یا یوغ
2) قسمت متحرک یا آرمیچر که به صورت مکانیکی متصل به یک کنتاکت متحرک است.
3) فنر
4) کنتاکت‌های باز و بسته
5) سیم‌ها و اتصالات مدار داخلی
نحوه عملکرد این دسته از رلهها به این شکل است که با ورود جریان برق به داخل سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی داریم. این میدان مغناطیسی بر روی قسمت متحرک یا همان آرمیچر اثر گذاشته و کنتاکت‌ها را باز یا بسته می‌کند. با قطع جریان برق، همه چیز به وضعیت اول باز می‌گردد. تصویر زیر به خوبی گویای مطلب بیان شده است.
رله الکترونیکی SSR چیست؟
این مدل تجهیز به شکل بلوک‌هایی الکترونیکی است که کاربردی مشابه با کاربرد رله‌های الکترومکانیکی دارد. این رلهها نسل پیشرفته‌ای از انواع رلهها بوده که در فرآیند ساخت آنها از تجهیزات نیمه هادی الکترونیک قدرت (تریستور، ترانزیستور و ترایاک) استفاده شده است. در مقایسه با نمونه الکترومکانیکی، این نمونه دارای طول عمر بالاتر، سوئیچینگ بهتر و قوی‌تر و امکان استفاده به صورت مکرر را دارد. به رله‌های SSR، رله حالت جامد هم گفته می‌شود. ولتاژهای این رلهها عموماً به صورت تکفاز، دو فاز و سه فاز بوده که تا جریان 150 آمپر (بسته به مدل خریداری شده) را تحمل می‌کند. این رلهها فاقد هرگونه سروصدا یا نیوز می‌باشند و به همین علت گزینه مناسبی برای پروژه‌های اتوماسیون صنعتی، بارهای مقاومتی نظیر المنت‌ها و بارهای موتوری می‌باشند.
انواع رله SSR یا رله الکترونیکی بر اساس سوئیچینگ
چهار نوع رله حالت جامد داریم:
1) Random Switching (Instant-ON)
این نوع تجهیز که مناسب بارهای سلفی است، در لحظه تحریک روشن شده و به محض قطع تحریک خاموش می‌شود.
2) Zero Crossing Switching
این نوع رله که مناسب بارهای خازنی، مقاومتی و سلفی است، در زمانی که ولتاژ به صفر می‌رسد؛ خاموش یا روشن می‌شود و عمل سوئیچینگ را انجام می‌دهد.
3)Analog Switching
در این مدل نیاز است تا برای فعال شدن رله از یک سیگنال آنالوگ از نوع 0 تا 10 ولت یا 4 تا 20 میلی آمپر استفاده کنیم. این مدل تجهیز مناسب دستگاه‌های کنترل دور موتور، بارهای مقاومتی، سلفی و خازنی است.
4) Peak Switching
این رلهها که مناسب بارهای سلفی هستند، زمانی عمل می‌کنند که شما در بالاترین حد ولتاژ باشید .
برای آشنایی بیشتر با انواع رله های SSR پیشنهاد می کنیم مقاله آن را مطالعه نمایید.
انواع رله SSR بر اساس نوع ورودی و خروجی
1) رله DC به AC
در این مدل ولتاژ ورودی ما از نوع DC می‌باشد که عموماً 24 ولت است. باید دقت کرد که پایه‌های ولتاژ DC باید حتماً منطبق بر پلاریته درج شده روی رله وصل شود تا رله فعال شود. در داخل رله دیودی وجود دارد که برای محافظت از مدار رله SSR است. همچنین اعمال ولتاژ ورودی به تنهایی رله را فعال نکرده بلکه باید مدار بیرونی رله در بخش AC را نیز تکمیل کنید تا با فعال شدن مدار DC بخش AC رله به کار بیافتد.
2) رله AC به AC
در این مدل تجهیز از یک یکسو کننده استفاده کردیم زیرا مدار داخلی رله با ولتاژ DC کار می‌کند. هنگامی که ولتاژ AC را در ورودی اعمال می‌کنید؛ با فرض بسته بودن مدار AC خروجی، رله کار می‌کند.
3) رله DC به DC
استفاده از این رله به این منظور است تا بتوانیم به وسیله آن یک مدار جریان مستقیم توان بالا را با یک جریان مستقیم توان پایین کنترل نماییم. در این مدل بخش ورودی رله حالت جامد مشابه حالت پایه است که در بالا توضیح دادیم. اما در طرف خروجی چون با توان بالا سروکار داریم از IGBT استفاده می‌کنیم. در این مدل نیز پلاریته ها مهم‌اند.
4) رله DC به AC/DC (بارمختلف)
در این مدل رله می‌توانید بار AC یا DC را با استفاده از ترمینال‌های جداگانه تغییر دهید. این رله از ماسفت استفاده می‌کند.
انواع رله SSR بر اساس نوع فرم
تفاوت در قطب یا پیکربندی رله را فرم‌های مختلف رله SSR می‌نامند. این رلهها در سه فرم هستند که باهم مرور می‌کنیم:
1) فرم A
این فرم به فرم Single Pole Single Throw NO شناخته می‌شود که پایه‌های آن حالت عادی باز یا NO است. این پایه‌ای ترین مدل است. در صورت نبود جریان کنترلی یا صفر بودن آن، ترمینال خروجی قطع است و بلعکس.
2) فرم B
این فرم با نام Single Pole Single Throw NC شناخته می‌شود که پایه‌های آن در حالت عادی NC است. عملکرد این فرم عکس فرم A است. در حالت ورودی صفر، خروجی ما وصل است و در حالتی که ولتاژ ورودی تأمین می‌شود؛ خروجی قطع می‌شود.
3) فرم C
فرم C با نام Single Pole Dual Throw شناخته می‌شود. پایانه بار آن سه ترمینال NO، NC و COM دارد. در زمان نبود جریان کنترل، تیغه ترمینال COM به تیغه ترمینال NC متصل است و در زمان وجود جریان کنترل، تیغه COM به تیغه ترمینال NO وصل است.
نحوه سیم کشی رله SSR
باید دقت داشت که برای استفاده از رله SSR لازم است تا حتماً مدار بیرونی را ببندید تا عمل نماید. فرض کنید ما از یک مدل SSR با ورودی 24 ولت DC و خروجی 220 ولت AC استفاده کرده‌ایم. در این صورت لازم است تا از یک آداپتور استفاده کرده و بر اساس پلاریته های صحیح پایه مثبت و منفی تغذیه DC را وصل نماییم. در ادامه مدار خروجی را تکمیل می‌کنیم به این صورت که:
الف) ابتدا از یک پایه رله به بار متصل می‌کنیم (مثلاً لامپ).
ب) از بار یک سیم خارج کرده و به ترمینال تغذیه (برق شبکه) می‌بندیم.
ج) سیم دیگر خارج شده از تغذیه را (فاز یا نول فرقی نمی‌کند) به پایه دیگر رله می‌بندیم.
حال مدار ما تکمیل است. هر زمان که ولتاژ DC ما بر قرار شود؛ مدار AC ما فعال می‌شود و بار روشن می‌شود.
مزایای رله SSR
- سرعت کلید‌زنی بالاتر
- امکان راه‌اندازی انواع مدار‌های AC و DC
- امکان تهیه ورودی و خروجی‌های متفاوت از همدیگر
- راه‌اندازی یک مدار با جریان بالا به وسیله سیگنالی با جریان بسیار کوچک
- خرابی کم
- مصرف انرژی پایین
- نویز و اتلاف جریان ناچیز
معایب رله SSR
- قیمت بالاتر در برابر رله‌های الکترومکانیکال
- حساسیت بالاتر در برابر رله‌های الکترومکانیکی
- جریان عبوری محدود در این گونه از رلهها به دلیل استفاده از قطعات الکترونیکی
- وجود نشتی جریان جزئی بدلیل کار با نیمه‌هادی‌ها
- ایجاد حرارت در عملیات سوئیچینگ که می‌تواند منجر به سوختن رله در سوئیچینگ‌های بالا شود.
کاربرد رله ها
رلهها با توجه به ماهیت و خاصیتشان در تمامی صنایعی که با برق سروکار دارند اعم از مخابرات، الکترونیک،قدرت و کنترل کاربرد دارند. ما در اینجا تنها به چند نمونه کوچک کاربرد آنها اشاره می‌کنیم:
- تابلوهای بانک خازنی
- راه‌اندازی الکتروموتور‌ها و بارهای سلفی
- سیستم‌های اتوماسیون صنعتی نظیر PLC ها
- کنترل حرارت در یک سیستم PID
- مدارات کامپیوتری به منظور عملیات های ریاضی
- تثبیت کننده‌های اتوماتیک
تفاوت رله با کنتاکتور
مشابهت بسیاری در رله و کنتاکتور دیده می‌شود و شاید اصلی‌ترین مشابهت؛ وجود کویل یا بوبین برای فعال‌سازی و جابجایی تیغه‌هاست. اما تفاوت این دو تجهیز به قدری هست که باید گفت که لازم است در برخی موارد از رله و درمواردی دیگر از کنتاکتور استفاده کرد. در ادامه این موارد را عنوان می‌کنیم:
1- در رنج جریانی بالای 40 آمپر، رلهها کاربرد خود را از دست می‌دهند و تولید نمی‌شوند. این مورد آنجایی اهمیت می‌یابد که نوع ولتاژی در جریان‌های بالا از حالت تکفاز خارج شده و سه فاز می‌شود. به هر ترتیب کنتاکتور ها تا رنج 800 آمپر را نیز پشتیبانی می‌کنند.
2- سرعت اتصال و عملیات رله بالاتر از کنتاکتور است. بنابراین در جریان‌های پایین و برای عملیات‌های سریع باید از رلهها بهره ببریم.
3- کنتاکتور ها قابلیت تعویض بوبین دارند. این بدان معنی است که می‌توان با تعویض دلخواه بوبین کنتاکتور، رنج ولتاژی مختلفی داشت. این در حالی است که عموم رله‌های داخل بازار اصلاً قابل تعمیر نیستند چه برسد به تعویض بوبین داخلی!
شباهت‌ها و تفاوت‌های جامع این دو تجهیز را می‌توانید در مقاله تفاوت رله و کنتاکتور و شباهت‌های این دو تجهیز به طور کامل مطالعه کنید و براساس آن تصمیم بگیرید که برای پروژه شما، استفاده از کدام‌یک از این دو تجهیز مناسب‌تر است.
در این مقاله به معرفی کامل رله‌های الکترومکانیکی و مدل حالت جامد پرداختیم. پیشنهاد ما مطالعه مقالات تکمیلی این دو تجهیز به شماست که در بخش مقالات آموزشی انرژی مگ قرار دارد. شما همچنین می‌توانید با ورود به بخش فروشگاه سایت با انواع رلهها آشنا شده و از قیمت محصولات رله و SSR مطلع شوید. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، کارشناسان ما آماده پاسخ گویی به سؤالات حوزه فروش و فنی شما هستند. انرژی در دستان تو!
