رله یک تجهیز حفاظتی و کلیدزنی اتوماتیک بوده که قادر به تشخیص شرایط غیر عادی مدارهای الکتریکیمی‌باشد. این تجهیزات هنگام دریافت یک یا چند سیگنال الکتریکی مانند ولتاژ و جریان، کنتاکت‌های بار را باز و بسته می‌کنند. رلهها در مکان‌هایی که نیاز به کنترل مدار بوسیله یک سیگنال کوچک و یا کنترل چندین مدار توسط یک سیگنال باشد استفاده می‌گردد.رله را ژوزف‌هانری در سال ۱۸۳۵ میلادی اختراع کرد. عملکرد اصلی این تجهیز ، قطع یا وصل کنتاکت برای خاموش یا روشن کردن کلید، بدون دخالت انسان و به کمک یک سیگنال می‌باشد. رله‌ها عمدتا برای کنترل کردن مدار توان بالا توسط یک سیگنال توان پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین رله‌ها بهترین وسیله برای عایق گالوانیک بین ولتاژهای بالا و پایین در یک مدار می‌باشند.

ساختار یک رله

طراحی یک رله الکترومکانیکی به صورتی است که دارای تعداد کمی‌قطعه مکانیکی شامل آهنربا ، تیغه متحرک، کنتاکت ، یوغ و یک فنر/ قاب / پایه می‌باشد، این قطعات در تصاویر داخلی رله زیر نشان داده شده است. تمامی‌این قطعات به صورت منطقی مرتب شده اند تا به یک رله تبدیل شوند.

قطعات داخلی رله

آهنربای الکتریکی : یک آهنربای الکتریکی نقش مهمی‌در داخل رله ایفا می‌کند. این قطعه یک فلز است که ویژگی مغناطیسی ندارد، اما می‌تواند به کمک یک سیگنال الکتریکی به یک آهنربا تبدیل شود.هنگام عبور جریان از‌هادی، خاصیت آهنربایی پیدا می‌کند . بنابراین، هنگامی‌که یک فلز که با سیم مسی سیم پیچی شده و توسط یک منبع مناسب تغذیه شود، این فلز می‌تواند به عنوان یک آهنربا عمل کرده و فلزات را در محدوده خود جذب کند. تیغه متحرک: تیغه متحرک یک قطعه فلزی ساده است که روی یک محور یا یک پایه به صورت متعادل قرار گرفته که می‌تواند توسط کنتاکت متصل به آن مدار را قطع یا وصل کند. کنتاکت:‌هادیهایی هستند که درون دستگاه وجود دارند و به ترمینال‌ها وصل شده اند. یوغ : یک قطعه فلزی کوچک است که بر روی هسته نصب شده و زمانی که هسته مغناطیس می‌شود ، تیغه را جذب و نگه می‌دارد. فنر(سفارشی): تعداد کمی‌رله به فنرنیاز ندارند ، درصورت استفاده از آن ، فنر به یک انتهای تیغه متصل می‌شود تا بتواند به آسانی حرکت کند.می‌توان به جای یک فنر، از یک پایه فلزی استفاده کرد.

نحوه عملکرد رله

در رله‌ها یک آهنربای الکتریکی وجود دارد که با استفاده از یک ولتاژ کم، باعث مغناطیس شدن هسته و حرکت دادن یک صفحه شده و باعث اتصال دو سر ترمینال خواهد شد. در عکس زیر، اگر ترمینال سیم پیج به ولتاژ پایین مثل ۵ ولت متصل شود، اتصال مشترک پایین آمده و در این حالت اتصال NC جدا شده و به اتصال NO متصل می‌شود. و اگر ولتاژ ۵ ولت قطع شود، فنر موجب کشیده شدن صفحه به سمت بالا شده و اتصال را از NO قطع کرده و به NC متصل می‌کند. شما توسط پایه مشترک که بین دو ترمینال NC و NO حرکت می‌کند می‌توانید حالت پیش فرض خاموش یا روشن را برای رله در مدار خود انتخاب کنید.

پایه‌ها: COIL: این دو پایه به سیم پیچ متصل هستند و با دادن ولتاژ به این دو پایه، رله فعال/غیرفعال می‌شود، درواقع همان کار قطع و وصل کردن رله را انجام می‌دهند. NC: (مخفف Normally Closed) در حالت عادی باز بوده و این پایه به پایه مشترک (COM) وصل نیست ، زمانی که رله فعال می‌شود این دو پایه به هم وصل می‌شوند. NO: (مخفف Normally Open) درحالت عادی بسته بوده و این پایه به پایه مشترک (COM) وصل است و رله غیرفعال می‌باشد. COM: این پایه هم، پایه مشترک است که در حالت عادی به NC وصل بوده و زمانی که رله فعال شده به NO وصل می‌شود. COM مخفف کلمه common ‌می‌باشد.

نوعی از رله که توانایی کنترل توان‌های بالا به صورت مستقیم یا موتورهای الکتریکی یا سایر بارها را دارد کنتاکتور نامیده می‌شود. رله حالت جامد (Solid-state) مدار الکتریکی را بدون قطعات محرک و از طریق نیمه‌هادی‌ها کنترل می‌کند. رله‌هایی با مشخصات عملیاتی کالیبره و در مواردی با چندین بوبین جهت حفاظت از مدارهای الکتریکی در برابر اضافه بار یا خطا‌ها می‌باشند. در سیستم‌های قدرت مدرن این عملیات توسط تجهیزات دیجیتال انجام می‌پذیرد که رله‌های حفاظتی نامیده می‌شوند.

رله چیست

رله نوعی کلید الکتریکی سریع است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود. روش کنترل باز و بسته شدن این کلید الکتریکی به صورتهای مختلف مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، الکترو استاتیک و… می‌باشد. رله‌ها در مکان‌هایی که نیاز به کنترل مدار بوسیله یک سیگنال کوچک و یا کنترل چندین مدار توسط یک سیگنال باشد استفاده می‌گردد.

در تصویر زیر ساز و کار قطع و وصل توسط مدار الکتریکی یک رله مکانیکی نشان داده شده است

انواع رله

۱-رله لچ (Latching relay) ۲-رله رید (Reed relay) ۳- رله رطوبت جیوه (Mercury-wetted relay) ۴-رله جیوه (Mercury relay) ۵-رله پلاریزه (Polarized relay) ۶-رله ماشین ابزار (Machine tool relay) ۷-رله کواکسیال (Coaxial relay) ۸-رله تاخیر زمانی (Time delay relay) ۹-کنتاکتور (Contactor) ۱۰-رله حالت جامد (Solid-state relay) ۱۱-رله استاتیک (Static relay) ۱۲-رله کنتاکتور حالت جامد (Solid state contactor relay) ۱۳-رله بوخهلتز (Buchholz relay) ۱۴-رله تماسی هدایت سریع (Force-guided contacts relay) ۱۵-رله حفاظتی اضافه بار (Overload protection relay) ۱۶-رله خلا (Vacuum relays) ۱۷-رله ایمن (Safety relays) ۱۸-رله چند ولتاژ (Multi-voltage relays)

۱-رله لچ (Latching relay)

یک رله لچ (Latching relay) (که با نام‌های ایمپالس، نگهدارنده یا مانده نیز شناخته می‌شود) وضعیت کنتاکت‌ها را بدون نیاز به نیروی اعمالی به بوبین حفظ می‌کند.مزیت این رله در این است که یک بوبین بصورت لحظه‌‌‌ای تحریک می‌شود، درحالی که رله سوئیچ کرده و کنتاکت‌ها در همان وضعیت باقی می‌مانند حتی بعد از قطع برق(قطع تحریک بوبین). درتصویر زیر یک نمونه رله لچ با آهنربای دائم دیده می‌شود

۲-رله رید (Reed relay)

یک رله رید در واقع یک کلید باریک داخل سلونوئید می‌باشد. این سوئیچ دارای مجموعه‌‌‌ای از کنتاکت‌ها داخل یک لوله شیشه‌‌‌ای وکیوم شده یا پرشده با گاز نجیب می‌باشد تا از کنتاکت‌ها در برابر خوردگی محافظت نماید . کنتاکت‌ها با مواد مغناطیسی ساخته می‌شود که آنها را تحت تاثیر میدان مغناطیسی محصور یا یک آهنربا خارجی قرار می‌دهد. در تصویر زیر در بالا و وسط سوئیچ رید و در پایین رله رید را مشاهده می‌کنید

۳-رله رطوبت جیوه (Mercury-wetted relay)

رله رید رطوبت جیوه یک شکل از رله رید است که در آن کنتاکت‌ها با جیوه مرطوب می‌شود. در تصویر زیر رله رید رطوبت جیوه با کلیدزنی AC/DC و جریان حداکثر ۲ آمپر می‌باشد

۴-رله جیوه (Mercury relay)

رله جیوه یک رله‌‌‌ای است که از جیوه به عنوان عنصر سوئیچینگ استفاده می‌کند. این رله در مواردی کاربرد دارد که فرسایش کنتاکت رله‌های معمول مشکل ایجاد می‌کند.با توجه به استفاده از مقادیر زیاد جیوه و مشکلات زیست محیطی استفاده از این رله‌ها خیلی رایج نمی‌باشد.

۵-رله پلاریزه (Polarized relay)

یک رله پلاریزه برای افزایش حساسیت بین قطبهای یک آهنربای دائمی‌قرار دارد. رله‌های پلاریزه در اواسط قرن بیستم میلادی برای تشخیص پالس‌های ضعیف و اصلاح اغتشاشات تلگرافی استفاده شده اند.

۶-رله ماشین ابزار (Machine tool relay)

یک رله ماشین ابزار یک نوع رله استاندارد برای کنترل صنعتی ماشین آلات، ماشین آلات انتقال و سایر کنترل‌های ترتیبی است.آنها با تعداد زیادی کنتاکت‌ها توصیف می‌شوند که به راحتی از حالت نرمال باز به حالت نرمال بسته تغییر وضعیت می‌دهند، کویل‌ها به راحتی قابل تعویض بوده و تعداد بسیاری از این نوع رله داخل یک تابلو کنترلی نصب می‌شوند.

۷-رله کواکسیال (Coaxial relay)

در جایی که فرستنده و گیرنده رادیویی یک آنتن را به اشتراک می‌گذارد، اغلب یک رله کواکسیال به عنوان یک رله TR (فرستنده-گیرنده) استفاده می‌شود که آنتن را از گیرنده به فرستنده سوئیچ می‌کند.

۸-رله تاخیر زمانی (Time delay relay)

رله تاخیر زمانی برای تاخیر خواسته، در عملکرد کنتاکت‌های خود تنظیم شده است.یک تاخیر بسیار کوتاه (کسری از یک ثانویه) از دیسک مسی بین سیم پیچ و تیغه متحرک استفاده می‌کند.جریان جاری در دیسک، میدان مغناطیسی را برای مدت کوتاهی حفظ می‌کند، زمان وصل کنتاکت را افزایش می‌دهد.

۹-کنتاکتور (Contactor)

یک کنتاکتور یک رله سنگین با رنج‌های جریانی بالاتر می‌باشد که برای سوئیچینگ موتورهای الکتریکی و بارهای روشنایی استفاده می‌شود.نرخ جریان دائم برای اکثر کنتاکتورها از ۱۰ آمپر تا چند صد آمپر می‌باشد.

۱۰-رله حالت جامد (Solid-state relay)

یک رله حالت جامد یا SSR متشکل از اجزاء الکترونیکی حالت جامد است که عملکردی شبیه به یک رله الکترومکانیکی فراهم می‌کند اما هیچ اجزایی متحرکی ندارد و قابلیت اطمینان در درازمدت را افزایش می‌دهد. یک رله حالت جامد با استفاده از یک تریستور، تریاک یا دیگر تجهیزات سوئیچینگ حالت جامد، که توسط سیگنال کنترل فعال می‌شود و برای کلیدزنی بار تحت کنترل به جای استفاده از سلونوئید قطع و وصل را انجام می‌دهد.

۱۱-رله استاتیک (Static relay)

یک رله استاتیک شامل مدار الکترونیکی است که دارای تمام ویژگی‌هایی است که توسط قطعات متحرک در یک رله الکترو مغناطیسی حاصل می‌شود.

۱۲-رله کنتاکتور حالت جامد (Solid state contactor relay)

یک کنتاکتور حالت جامد یک رله حالت جامد سنگین کار است که دارای هیت سینک بوده، که از آن در مواردی که به قطع و وصل مکرر نیاز است مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند بخاری‌های الکتریکی، موتورهای الکتریکی کوچک و بارهای روشنایی.

۱۳-رله بوخهلتز (Buchholz relay)

رله بوخهلتز یک وسیله ایمنی است که تجمع گاز را در ترانسفورماتورهای پر از روغن را تشخیص می‌دهد و چنانچه تجمع گاز آهسته باشد آلارم می‌دهد و اگر گاز به سرعت انتشار پیدا کند ترانس را خاموش می‌کند.

۱۴-رله هدایت سریع کنتاکت (Force-guided contacts relay)

رله هدایت سریع کنتاکت درواقع یک رله با کنتاکت‌های متصل به هم می‌باشد که بصورت مکانیکی به یکدیگر وصل شده، بنابراین زمانی که سیم پیچ رله تحریک یا قطع تحریک می‌شود تمامی‌کنتاکت‌های بهم متصل با یکدیگر حرکت می‌کنند.اگر یک مجموعه از کنتاکت‌ها در رله ثابت شود، هیچ کنتاکت دیگری از همان رله قادر نخواهد بود حرکت کند.

۱۵-رله حفاظتی اضافه بار (Overload protection relay)

موتورهای الکتریکی نیاز به حفاظت در برابر اضافه جریان دارند تا از آسیب بارگذاری بیش از حد موتور جلوگیری شود یا برای محافظت در برابر اتصال کوتاه در کابل‌ها یا سیم پیچی داخلی موتور استفاده می‌شود.

۱۶-رله خلا (Vacuum relays)

رله خلا یک رله حساس با داشتن کنتاکت‌ها در یک محفظه شیشه وکیوم شده است تا بتواند ولتاژهای فرکانس رادیویی را تا ۲۰ هزار ولت بدون آرک بین کنتاکت‌ها برقرار کند، هرچند فاصله کنتاکت زمانی که باز می‌شود فقط چند صد اینچ است.

منبع : سایت برونیکا