رله چیست؟ چگونه کار می کند؟ انواع، کاربردها

ما از رله‌ها برای طیف وسیعی از کاربردها مانند اتوماسیون خانگی، اتومبیل‌ها و دوچرخه‌ها (خودرو)، برنامه‌های صنعتی، پروژه‌های DIY، تجهیزات تست و اندازه‌گیری و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌کنیم. اما رله چیست؟ رله(SSR) چگونه کار می کند؟ ssr ها چه کاربردهایی دارند؟ اجازه دهید در این راهنما اطلاعات بیشتری در مورد ssr ها بررسی کنیم.

رله چیست؟

رله یک کلید الکترومکانیکی ساده است. در حالی که ما از کلیدهای معمولی برای بستن یا باز کردن یک مدار به صورت دستی استفاده می کنیم، SSR نیز کلیدی است که دو مدار را متصل یا قطع می کند. اما به جای عملیات دستی، یک رله از سیگنال الکتریکی برای کنترل آهنربای الکتریکی استفاده می کند که به نوبه خود مدار دیگری را متصل یا قطع می کند.

رله ها می توانند انواع مختلفی داشته باشند مانند الکترومکانیکی، حالت جامد . رله های الکترومکانیکی اغلب استفاده می شود. اجازه دهید قبل از اطلاع از کارکرد این رله، قسمت های داخلی آن را ببینیم. اگرچه انواع مختلفی از رله وجود داشت، اما عملکرد آنها یکسان است.

هر رله الکترومکانیکی از یک رله تشکیل شده است

• الکترومغناطیس
• کنتاکت متحرک مکانیکی
• نقاط سوئیچینگ
• Spring

الکترومغناطیس با پیچاندن یک سیم پیچ مسی بر روی یک هسته فلزی ساخته می شود. دو سر سیم پیچ مطابق شکل به دو پایه رله متصل می شوند. این دو به عنوان پایه های تغذیه DC استفاده می شوند.

به طور کلی دو کنتاکت دیگر وجود خواهد داشت که به عنوان نقاط سوئیچینگ برای اتصال بار آمپر بالا نامیده می شوند. کنتاکت دیگری به نام کنتاکت مشترک به منظور اتصال نقاط سوئیچینگ وجود دارد.

این مخاطبین به عنوان مخاطبین معمولی باز (NO)، معمولاً بسته (NC) و معمولی (COM) نامگذاری می شوند.

ما می توانیم از رله یا در مدار AC یا مدار DC استفاده کنیم. در مورد رله‌های AC، برای هر موقعیت صفر جریان، سیم‌پیچ رله مغناطیس‌زدایی می‌شود و در نتیجه احتمال قطع شدن مدار وجود خواهد داشت.

بنابراین رله‌های AC با مکانیزم خاصی ساخته می‌شوند که مغناطیس پیوسته برای جلوگیری از مشکل فوق فراهم شود. چنین مکانیزم هایی شامل آرایش مدار الکترونیکی یا مکانیزم سیم پیچ سایه دار است.

ساخت رله و عملکرد آن

شکل زیر نشان می دهد که چگونه یک رله در داخل به نظر می رسد و چگونه می توان آن را ساخت.

روی یک پوشش، یک هسته با سیم پیچ های مسی (یک سیم پیچ) که روی آن سیم پیچ شده است، قرار می گیرد. آرمیچر متحرک شامل یک تکیه گاه فنری یا ساختار پایه است که به یک سر متصل است و یک کنتاکت فلزی متصل به طرف دیگر، همه این ترتیبات روی هسته قرار می گیرند به طوری که وقتی سیم پیچ برق می گیرد، آرمیچر را جذب می کند.

آرمیچر متحرک به طور کلی به عنوان یک ترمینال مشترک در نظر گرفته می شود که باید به مدار خارجی متصل شود. رله همچنین دارای دو پایه است که معمولاً بسته و به طور معمول باز می شوند (NC و NO)پایه معمولی بسته به آرمیچر یا ترمینال مشترک متصل می شود در حالی که پین ​​معمولی باز شده آزاد می ماند (زمانی که سیم پیچ برق ندارد). وقتی سیم‌پیچ برق می‌شود، آرمیچر حرکت می‌کند و به کنتاکت معمولی باز متصل می‌شود تا زمانی که جریان از سیم‌پیچ جریان داشته باشد. هنگامی که انرژی آن قطع می شود به موقعیت اولیه خود می رود.

مدار کلی رله مطابق شکل زیر می باشد.

آنچه در داخل یک رله وجود دارد – Teardown

رله الکترومکانیکی اساساً با استفاده از قطعات مکانیکی کمی مانند الکترومغناطیس، آرمیچر متحرک، کنتاکت ها، یوغ و فنر/قاب/پایه طراحی شده است، این قطعات در تصاویر داخلی رله در زیر نشان داده شده است. همه اینها به طور منطقی مرتب شده اند تا به یک رله تبدیل شوند.

الکترومغناطیس: یک الکترومغناطیس نقش مهمی در کار یک رله ایفا می کند . این فلزی است که خاصیت مغناطیسی ندارد اما می تواند با کمک سیگنال الکتریکی به آهنربا تبدیل شود. می دانیم که وقتی جریان از هادی عبور می کند، خاصیت آهنربا را به دست می آورد. بنابراین، هنگامی که یک فلز با سیم مسی پیچ می‌خورد و با منبع تغذیه کافی هدایت می‌شود، آن فلز می‌تواند مانند آهنربا عمل کند و فلزات را در محدوده خود جذب کند.

آرماتور متحرک: آرماتور متحرک یک قطعه فلزی ساده است که روی یک پایه یا پایه متعادل می شود. به ایجاد یا قطع ارتباط با مخاطبین متصل به آن کمک می کند.

کنتاکت ها : هادی هایی هستند که در داخل دستگاه وجود دارند و به پایانه ها متصل می شوند.

یوغ: قطعه فلزی کوچکی است که روی یک هسته ثابت می‌شود تا در هنگام برق‌گرفتن سیم‌پیچ آرمیچر را جذب و نگه دارد.

فنر (اختیاری): تعداد کمی از رله ها به فنر نیاز ندارند اما در صورت استفاده به یک سر آرمیچر متصل می شود تا حرکت آسان و آزاد آن تضمین شود. به جای فنر می توان از سازه ای مانند پایه فلزی استفاده کرد.

رله چگونه کار می کند؟

انیمیشن زیر کار ساده SSR را نشان می دهد.

• رله بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کند.
• هنگامی که آهنربای الکتریکی با مقداری جریان اعمال می شود، میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کند.
• تصویر بالا عملکرد رله را نشان می دهد. یک سوئیچ برای اعمال جریان DC به بار استفاده می شود.
• در رله، سیم پیچ مس و هسته آهنی به عنوان آهنربای الکتریکی عمل می کند.
• هنگامی که سیم پیچ با جریان DC اعمال می شود، همانطور که نشان داده شده است شروع به جذب کنتاکت می کند. به این می گویند انرژی دهی رله.
• هنگامی که منبع برداشته شود، به موقعیت اولیه باز می گردد. به این می گویند De energizing رله.

چنین رله هایی نیز وجود دارند که تماس های آنها در ابتدا بسته شده و زمانی که منبع تغذیه وجود دارد، دقیقاً مخالف رله نشان داده شده در بالا، باز می شوند.

رله‌های حالت جامد دارای عنصر حسگر برای تشخیص ولتاژ ورودی هستند و خروجی را با استفاده از کوپلینگ نوری سوئیچ می‌کنند.

رله در حالت عادی بسته:

هنگامی که هیچ ولتاژی به هسته اعمال نمی شود، نمی تواند هیچ میدان مغناطیسی ایجاد کند و به عنوان یک آهنربا عمل نمی کند. بنابراین نمی تواند آرمیچر متحرک را جذب کند. بنابراین، موقعیت اولیه خود آرمیچر متصل شده در موقعیت معمولی بسته (NC) است.

رله در حالت NORMALLY OPENED:

هنگامی که ولتاژ کافی به هسته اعمال می شود، شروع به ایجاد یک میدان مغناطیسی در اطراف آن می کند و مانند یک آهنربا عمل می کند. از آنجایی که آرمیچر متحرک در محدوده خود قرار می گیرد، به میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط هسته جذب می شود، بنابراین موقعیت آرمیچر تغییر می کند. اکنون به پین ​​معمولی باز شده رله متصل شده است و مدار خارجی متصل به آن به روشی متفاوت عمل می کند.

توجه: عملکرد مدار خارجی به اتصال برقرار شده به پایه های رله بستگی دارد.

بنابراین در نهایت می توان گفت که وقتی سیم پیچ برق می گیرد آرمیچر جذب می شود و عمل سوئیچینگ قابل مشاهده است، اگر سیم پیچ برق نداشته باشد خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد و آرمیچر به موقعیت اولیه خود باز می گردد.

انواع تماس رله

همانطور که دیدیم رله یک سوئیچ است. اصطلاح “قطب و پرتاب” نیز برای رله قابل استفاده است. بسته به تعداد کنتاکت ها و تعداد مدارهای آن، رله ها را می توان دسته بندی کرد.

قبل از اینکه در مورد این طبقه بندی کنتاکت ها بدانیم، باید قطب ها و پرتاب های یک کلید رله را بشناسیم.

قطب و پرتاب

رله ها می توانند یک یا چند مدار را سوئیچ کنند. هر کلید به عنوان قطب شناخته می شود. تعداد مدارهایی که یک SSR وصل می کند با پرتاب نشان داده می شود.

بسته به قطب ها و پرتاب ها، رله ها به دسته بندی می شوند

• تک قطبی تک پرتاب
• تک قطبی دو پرتاب
• دو قطبی تک پرتاب
• پرتاب دو قطبی دوبل

تک قطبی تک پرتاب

یک رله پرتاب تک قطبی می تواند یک مدار را کنترل کند و می تواند به یک خروجی متصل شود. برای برنامه هایی که فقط به حالت روشن یا خاموش نیاز دارند استفاده می شود.

تک قطبی دو پرتاب

یک رله پرتابی تک قطبی یک مدار ورودی را به یکی از دو خروجی متصل می کند. به این SSR، رله تعویض نیز می گویند. اگرچه SPDT دارای دو موقعیت خروجی است، ممکن است از بیش از دو پرتاب تشکیل شود که بستگی به پیکربندی و نیاز برنامه دارد.

دو قطبی تک پرتاب

رله دو قطبی تک پرتابی دارای دو قطب و تک پرتاب است و می توان از آن برای اتصال دو ترمینال یک مدار در یک زمان استفاده کرد. به عنوان مثال، این رله برای اتصال هر دو ترمینال فاز و نول به بار در یک زمان استفاده می شود.

پرتاب دو قطبی دوبل

رله DPDT (پرتاب دو قطبی دو قطبی) دارای دو قطب و دو پرتاب برای هر قطب است. در کنترل جهت موتور، از اینها برای معکوس کردن فاز یا قطبیت استفاده می شود. عمل سوئیچینگ بین کنتاکت ها برای همه این رله ها زمانی انجام می شود که سیم پیچ برق می گیرد.

انواع رله

رله ها را می توان بسته به عملکرد، ساختار، کاربرد و غیره به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. ما در اینجا برخی از انواع رایج رله ها را فهرست کرده ایم.

• الکترومغناطیسی
• چفت کردن
• الکترونیکی
• غیر قفل
• نی
• ولتاژ بالا
• سیگنال کوچک
• تاخیر زمانی
• چند بعدی
• حرارتی
• دیفرانسیل
• فاصله
• خودرو
• فرکانس
• قطبی شده
• روتاری
• توالی
• کویل متحرک
• بوکهلز
• ایمنی
• نظارت
• گسل زمین

برنامه های رله

رله ها برای محافظت از سیستم الکتریکی و به حداقل رساندن آسیب به تجهیزات متصل به سیستم به دلیل جریان/ولتاژ بیش از حد استفاده می شوند. رله به منظور حفاظت از تجهیزات متصل به آن استفاده می شود.

اینها برای کنترل مدار ولتاژ بالا با سیگنال ولتاژ پایین در برنامه های کاربردی تقویت کننده های صوتی و برخی از انواع مودم استفاده می شوند.

اینها برای کنترل مدار جریان بالا توسط سیگنال جریان کم در کاربردهایی مانند شیر برقی استارت در خودرو استفاده می شود. اینها می توانند خطاهای رخ داده در سیستم انتقال و توزیع برق را شناسایی و جداسازی کنند. مناطق کاربرد معمولی رله ها عبارتند از:

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

چگونه یک رله را تست کنیم؟

از آنجایی که رله ها دستگاه های الکترومکانیکی هستند، می توانند در نهایت فرسوده شوند و به مرور زمان از کار بیفتند. اما تکنیک های کمی برای آزمایش اینکه آیا رله کار می کند یا نه وجود دارد. این تکنیک ها عبارتند از:

• تست با مولتی متر
• یک مدار ساده برای آزمایش SSR بسازید
• از یک منبع تغذیه DC استفاده کنید تا ببینید آیا SSR به درستی کار می کند یا خیر

همچنین اگر قصد خرید و یا مشاوره رله(SSR) دارید، مجموعه پارس سنسور آماده مشاوره کاملا رایگان به تمامی ایرانیان می باشد.