انواع رله الکترومکانیکی Relay را دقیق بشناسیم(۰ تا ۱۰۰)؟

انواع رله الکترومکانیکی، ساختمان آن ها ، نحوه سیم بندی و … همگی در این مطلب.

لطفا این مقاله در مورد انواع رله الکترومکانیکی را کامل و دقیق بخوانید.

بخش اول: معرفی 

۱٫۱ مقدمه

از شما بابت مطالعه دوره‌ی آموزشی انواع رله الکترومکانیکی سپاس گزاریم.

انواع رله الکترومکانیکی

انواع رله الکترومکانیکی

رله تنها یک کلید است! نظر شما در مورد این عبارت چیست؟!

اگرچه این عبارت، توصیف درستی از رله‌های الکترومکانیکی ارائه می‌دهد،
اما پس از گذراندن این دوره خواهیم فهمید که رله فقط یک سوئیچ ساده نیست!

این دوره برای افراد تازه‌کار، مهندسینی که خواستار افزایش دانش خود در زمینه‌ی انواع رله الکترومکانیکی هستند و
تکنسین‌های علاقمند به آشنایی جامع با رله‌های الکترومکانیکی و فروشندگانی که خواستار دانش‌افزایی
در زمینه‌ی تکنولوژی و ساختمان ElectroMechanical Relays) EMR) (رله‌ی الکترومکانیکی) می‌باشند، طراحی شده است.

در دوره‌‌ی ورود به دنیای اتوماسیون صنعتی توضیحاتی مقدماتی بر روی رله‌های الکترومکانیکی ارائه دادیم،
توصیه‌ی ما این است که اگر از افراد تازه‌کار هستید یا اینکه فرصتی مناسب در اختیار دارید، حتما دوره‌ی فوق را سپری کنید.
مطالعه‌ی دوره‌ی ورود به دنیای اتوماسیون صنعتی دیدی مناسب از مطالب تمامی دوره‌های این مجموعه و از جمله رله‌ها به شما می‌دهد.

۱٫۲ مسیر و زمان یادگیری

این دوره به بخش‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

  • بخش اول: معرفی انواع رله الکترومکانیکی
  • بخش دوم: تکنولوژی انواع رله الکترومکانیکی (۱)
  • بخش سوم: تکنولوژی انواع رله الکترومکانیکی (۲)

۱٫۳ نتایج حاصل از دوره انواع رله الکترومکانیکی

بر اساس اطلاعاتی که در این دوره ارائه می‌شود و همچنین منابع پیشنهاد شده، آموزندگان بصورت صحیح می‌توانند که:

  1. تعریفی صحیح از یک رله‌ی الکترومکانیکی ارائه کرده و حداقل سه مورد از عملکردهای رله‌ها را شرح دهند.
  2. با شناخت صحیحی از ساختمان یک رله، عملکرد دقیق هر رله را بررسی کنند.
  3. متناسب با هر بار (مصرف‌کننده)، شاخصه‌ها و رله‌های مناسب را انتخاب کنند.
  4. عوامل موثر در پوشیده شدن کنتاکت و همچنین متدهایی که برای افزایش عمر رله‌ها استفاده می‌شود را شناسایی کنند.

بخش دوم: معرفی انواع رله الکترومکانیکی

۲٫۱ معرفی

تصور کنید که داخل ماشین خود نشسته‌اید و می‌خواهید یک دور برگردان را دور بزنید،
اگر یک راننده‌ی حرفه‌ای باشید حتما از راهنمای ماشین استفاده می‌کنید.
با زدن راهنمای ماشین، چراغ چشمک‌زنی داخل ماشین شما روشن می‌شود
یا شاید این صدا را شنیده باشید: کلیک کلیک کلیک کلیک …. چه چیزی این صدا را تولید می‌کند؟
این یک رله است!

از رله‌ها به‌ عنوان تبدیل کننده‌ی جریان برق به سیگنال‌های الکتریکی،
به منظور روشن و خاموش کردن راهنماها و چراغ‌های قسمت‌های مختلف ماشین استفاده می‌شود.
رله‌ها در انواع مختلف‌شان بسیار قابل اعتماد هستند و در بسیاری از موارد به عنوان تجهیزاتی
که باهزینه‌ای اندک، کاربردهای فراوانی برای ما دارند، استفاده می‌شوند.

رله وسیله‌ای است که با رسیدن یک سیگنال‌ الکتریکی به کویل رله، بین یک یا چند نقطه اتصالی را برقرار کرده یا اتصال را قطع می‌کند.
رله، میدان مغناطیسی کویل را به یک نیروی مکانیکی تبدیل کرده
تا به واسطه‌ی آن نیروی مکانیکی یک یا چند کنتاکت الکتریکی را باز و بسته کند.
به عبارت دیگر، رله‌ها، سوئیچ‌های عملیاتی الکتریکی هستند.

ولتاژ یا جریانی را که با یک رله سوئیچ می‌کنیم، می‌تواند بسیار متفاوت‌تر از سیگنالی باشد که
برای فعال کردن رله استفاده‌ می‌کنیم. قسمت ورودی و خروجی رله‌ها ایزوله هستند
و این ویژگی رله‌ها منجر به پر کاربرد شدن آنها در بسیاری از کارها، به خصوص در اتوماسیون کارخانه‌ها، شده است.

ایزوله بودن انواع رله الکترومکانیکی:

در دنیای اتوماسیون کارخانه، کنترلر‌های صنعتی همانند تایمرها، PLCها، شمارنده‌ها، کنترل‌کننده‌های دما و … به طور نسبی
در ولتاژها و جریان‌‌های کم، کار می‌کنند. معمولا کمتر از ۲۵ ولت.
اما زمانی‌که خروجی این کنترلرها به تجهیزات کارخانه متصل می‌شوند، به توان (جریان و ولتاژ) بیشتری نیاز است.

زمانی که یک کنترلر، خروجی ۲۴ ولت را تحویل داده و با آن می‌خواهیم یک موتور AC را روشن کنیم (۲۲۰ ولت)،
شما چه راهکاری را پیشنهاد می‌کنید؟! بعله، با استفاده از یک وسیله این کمبود ولتاژ و توان را بایستی جبران کنیم.
انواع رله الکترومکانیکی قادر به انجام این کار هستند.

۲٫۲ کاربردها

انواع رله الکترومکانیکی کاربردهای فراوانی دارند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

  1. ایزوله‌کردن مدار کنترل از مدار بار (یا به عبارت دیگر زمین‌های مدار ورودی را از مدار خروجی مجزا کنیم).
  2. سویچ کردن چندین ولتاژ و جریان‌ در خروجی برای بارهای مختلف با استفاده از یک سیگنال کنترلی.
  3. مانیتور کردن سیستم ایمنی و قطع کردن توان داده‌شده به ماشین‌‌آلات و تجهیزات کارخانه در صورت در خطر بودن ایمنی “safety” تجهیزات.
  4. توانایی فراهم کردن دستورات منطقی مختلف مانند AND ، NOT ، OR به منظور کنترل متوالی تجهیزات و ماشین‌آلات مختلف کارخانه و اتصال ایمنی تجهیزات.

انواع رله الکترومکانیکی

بخش سوم: تکنولوژی و طراحی رله‌ها (۱)

۳٫۱ معرفی

یک رله‌ی الکترومکانیکی ممکن است بسیار ارزان قیمت بوده و ظاهری شبیه به یک وسیله‌ی بسیار ساده و معمولی داشته باشد.
موضوعی که بسیار حائز اهمیت است، عمر مفید و کارکرد این رله‌ها است، که میزان خرید و فروش آنها را از یکدیگر جدا می‌کند.
در واقع، نکته‌ای که برای مهندسین بسیار قبل توجه و مهم است، این است که عمر سرویس‌دهی یک محصول چقدر است.

در این بخش شما در مورد مطالب زیر خواهید آموخت:

  • ساختمان رله‌ها
  • اصول و قواعد کاری
  • کویل‌ها و کنتاکت‌ها

۳٫۲ ساختمان انواع رله الکترومکانیکی

رایج‌ترین مدل از انواع رله الکترومکانیکی، شامل یک کویل (سیم‌پیچ پیچیده‌ شده به دور چیزی)
که به دور یک هسته‌ی آهنی پیچیده شده است، می‌باشند.
همچنین رله‌های یک قسمت ثابت داشته که یوغ (Yoke) گفته شده و یک قسمت متحرک که آرمیچر نامیده می‌شود.
آرمیچر (Armature) به صورت مکانیکی به یک کنتاکت محرک، متصل می‌شود.

زمانی‌که کویل برق‌دار می‌شود، یک میدان مغناطیسی (طبق قوانین القا) ایجاد شده و
به علت بهره‌مندی از یک هسته‌ی آهنی، این میدان روی مرکز هسته متمرکز می‌شود.
این نیروی الکترومغناطیسی قوی، آرمیچر را به سمت خود کشیده و کنتاکت را باز یا بسته می‌کند.
با قطع کردن برق کویل، میدان مغناطیسی‌ِ ایجاد شده توسط کویل، از بین رفته و آرمیچر به حالت اولیه‌ی خود برمی‌گردد.
با این کار، کنتاکت رله‌ هم به حالت نرمال خود تغییر وضعیت می‌دهد.

به تصویر زیر به دقت نگاه کرده و مطالب فوق را همراه با تصویر زیر بررسی کنید:

ساختمان انواع رله الکترومکانیکی

نحوه‌ی عملکرد

در عمل، با برق‌دار شدن یا قطع برق انواع رله الکترومکانیکی، ۵ گام زیر سپری می‌شود:

۱- با رسیدن توان به کویل، یک میدان مغناطیسی تولید می‌شود.

۲- میدان مغناطیسی با جذب کردن آرمیچر (قوانین القاء، جاذبه‌ای که
به واسطه‌ی نیروی وارد شده توسط میدان مغناطیسی به آرمیچر ایجاد می‌شود) به یک نیروی مکانیکی تبدیل می‌شود.

۳- با تغییر وضعیت دادن آرمیچر، یک یا چند کنتاکت الکتریکی، باز یا بسته می‌شود.

۴- از کنتاکت می‌توان به منظور سوئیچ کردن یک بار مانند موتور یا لامپ یا … استفاده کنیم.

۵- به محض قطع شدن توانِ کویل (برق)، با فروپاشی میدان مغناطیسی، کنتاکت جدا شده و به موقعیت اولیه‌ی خود باز می‌گردد.

کنتاکت می‌تواند NC یا NO باشد.

به انیمیشن‌های زیر توجه کنید:

۳٫۳ رله‌ دو حالته و تک حالته

رله ها ممکن است تک حالته یا دو حالته (قفلی) باشند.

بحث ما در این درس بر روی رله‌های تک حالته و دو حالته متمرکز می‌باشد.
یک رله‌ی تک حالته با قطع شدن برق، به وضعیت عادی خود برمی‌گردد ولیکن یک رله‌ی قفلی اینگونه نیست.

یک رله‌‌‌ی یک وضعیتی، فقط یک کویل دارد، لذا با برق‌دار شدن کویل، کنتاکت رله از حالت NC خود به حالت NO می‌رود.
سپس با قطع شدن توان داده شده به کویل، کنتاکت مجدداً به حالت NC باز می‌گردد.

رله‌های دو حالته، دو کویل دارند. کویل A، با برق‌دار شدن این کویل، کنتاکت از حالت “b” به حالت “a” سوئیچ می‌شود،
ولیکن در این رله‌ها برای بازگشتن کنتاکت به حالت اولیه‌ی خود، بایستی کویل B، برق‌دار شود.
درنتیجه در رله‌های قفلی بایستی برای هر وضعیت کنتاکت، یک کویل را برق‌دار کرد.

۳٫۴ مشخصات کویلِ انواع رله الکترومکانیکی

طراحی و ویژگی‌های کویل یک رله، مشخصات ورودی‌های یک رله را تعیین می‌کند.

رله‌ها مطابق با ولتاژی که برای انرژی‌دار کردن (برق‌دار شدن) کویل‌شان نیاز دارند، دسته‌بندی می‌شوند.
این نکته را بایستی توجه کنید که در صورت استفاده از توان کم و ناکافی برای کویل رله، ممکن است میدان
مغناطیسی مناسبی با میزان نیرویی که انتظار داریم ایجاد نشده و آرمیچر و
کنتاکت رله به حرکت نیافتند، همچنین با استفاده از توان‌های بسیار زیاد برای ورودی، ممکن است کویل آسیب ببیند.

برخی از رله‌ها به جریان مستقیم نیاز داشته و همچنین ممکن است
پلاریته‌ی اتصالی به آنها مهم باشد (قطب مثبت و منفی صحیح) و برخی هم قادر به کار کردن با برق AC یا DC بدون توجه به پلاریته‌ی اتصالی به آنها هستند.

برای فعال کردن کویل‌ رله‌ها ممکن است به پلاریته‌ی خاصی نیاز داشته باشیم.

رله‌ی A با ولتاژ AC و DC کار کرده و برای کار کردن رله، نیازی به سیم‌بندی مشخصی برای پلاریته‌ی تغذیه نداریم.

رله‌ی B دارای یک دیود در نزدیکی کویل است که پس از قطع شدن برق و غیر فعال شدن کویل،
نیروی محرکه‌ی الکتریکی برگشتی را از خود عبور می‌دهد.
در اتصال این نوع رله‌ها بایستی حتما به پلاریته‌ی آنها توجه کنیم.

رله C دارای مغناطیس دائم است تا با بهره‌مندی از این مغناطیس دائم، نیروی الکترومغناطیسی بهبود یابد.
قطب کویل در شکاف کاری (گَپ کاری، محلی که اتصال رله تغییر می‌کند) به پلاریته‌ی کویل بستگی دارد.
در نتیجه با برق‌دار شدن کویل، قطب‌ها هم‌نام دفع شده و قطب‌های ناهم‌نام جذب می‌شوند. فلذا امکان انتخاب دو مسیر جریان را داریم.

در نتیجه پلاریته‌ای (قطب مثبت و منفی‌ای) که به کویل می‌دهیم بایستی متناسب با عملکردی که از کویل انتظار داریم، باشد.

۳٫۵ کنتاکت انواع رله الکترومکانیکی

یکی از مهمترین بخش‌های یک رله، کنتاکت‌های آن رله است.

کنتاکت‌های یک رله، به عنوان بخش اتصال‌دهنده‌ی یک رله عمل کرده و ولتاژ و جریان را از خود عبور می‌دهند.
متناسب با کارایی یک رله و نوع مصرفی که آن رله دارد، مواد سازنده‌ی کنتاکت‌های رله انتخاب می‌شوند.

کنتاکت‌ها یا کلیدهایی که در حالت عادی باز بوده و به محض به کار افتادن، بسته می‌شوند،
کنتاکت اتصال یا کنتاکت Normally Open contact) NO) گفته‌ می‌شوند.

کنتاکت‌ها یا کلیدهایی که در حالت عادی بسته بوده و به محض به کار افتادن،
باز می‌شوند، کنتاکت‌های شکست یا کنتاکت Normally Close contact) NC) گفته می‌شوند.

شرایط کاری کنتاکت

اگرچه عملکرد کنتاکت انواع رله الکترومکانیکی ، ساده به نظر آمده و فکر می‌کنیم که آنها به‌سادگی بسته یا باز می‌شوند!
اما، میزان زمانی که این تغییر به‌طول می‌انجامد، اهمیت بالایی دارد.
برای بسیاری از مهندسین و تکنسین‌ها علاوه بر اطلاعاتی که در کاتالوگ یک رله ذکر می‌شود، این نکته بسیار حائز اهمیت است که
میزان زمانی که برای کار کردن و ایجاد تغییر در کنتاکت یک رله لازم است، چقدر است.

زمان عمل کردن (Operate time)، فاصله‌ی زمانی‌ای است که بین برق‌دار شدن انواع رله الکترومکانیکی و بسته شدن اولین کنتاکت به‌طول می‌انجامد.

زمان قطع (Release time)، فاصله‌ی زمانی‌ای است که بین قطع شدن توانی که به رله‌ داده می‌شده است و
زمانی که کنتاکت باز می‌شود، به‌طول می‌انجامد.

همچنین ولتاژ کاری لازم (Must Operate Voltage) و ولتاژ قطع لازم (Must Release Voltage)،
به ترتیب مربوط به حداقل ولتاژ مورد نیاز برای بسته شدن کنتاکت و حداکثر ولتاژی که در مقادیر کمتر از آن کنتاکت باز می‌شود، می‌باشند.

پوشیده شدن کنتاکت (Contact Wear)

کنتاکت‌های یک رله، یکی از پرکارترین قسمت‌های انواع رله الکترومکانیکی هستند و همواره در معرض پوشیده‌شدن می‌باشند.

کنتاکت‌های انواع رله الکترومکانیکی در هر لحظه، باز یا بسته شده و همواره در حال تغییر هستند.
پوشیدگی کنتاکت که از عوامل مختلفی ناشی می‌شود، بر روی عملکرد رله اثر منفی گذاشته و کارایی رله را کاهش می‌دهد.

پوشیده شدن یک کنتاکت می‌تواند ناشی از هریک از عوامل زیر باشد:

  • ساییدگی مکانیکی
  • شار زیاد جریان (عبور جریان بیش از حد)
  • جرقه‌های الکتریکی
  • اکسیده‌شدن و خورده‌گی

پوشیده‌شدن بر اثر ساییدگی مکانیکی

کنتاکت‌های یک رله بر اثر نیروی مکانیکی باز و بسته می‌شوند.

اگرچه این نیرو بسیار ضعیف است، اما ممکن است سطح کنتاکت بر اثر تکرار باز و بسته شدن کنتاکت و ساییده شدن کنتاکت، پوشیده شود.

پوشیده‌شدن بر اثر جریان زیاد

کنتاکت‌های رله، بایستی تمامی جریان مورد نیاز برای سوئیچ کردن بار را انتقال دهند.

فضایی که به عنوان سطح تماس در نظر گرفته می‌شود، مقاومت مواد اولیه‌ی کنتاکت و نوع مصرف‌کننده (بار)،
همه بر روی گرمایی که بر اثر سوئیچ شدن کنتاکت بر روی حالت ON یا OFF تولید می‌شود، اثر گذارند.
نرخ جریان (Current ratings) برای کنتاکت رله‌ها در دیتاشیت انواع مختلف رله‌ها دیده می‌شود
و بایستی قبل از خرید رله حتما در نظر گرفته شود تا بتوانیم بهترین رله برای کنترل کردن یک بار را انتخاب کنیم.

پوشیده‌شدن برا اثر آرک (Wear by Arcing)

کنتاکت رله‌ها، قسمت‌های هدایت‌کننده‌ی الکتریکی در انواع رله الکترومکانیکی هستند.
زمانی‌که دو کنتاکت به هم متصل می‌شوند، یک مدار را تکمیل می‌کنند و
جریان را به مداری که مورد نظر ما است، می‌رسانند. دقیقا عملکردی شبیه به یک سوئیج.

زمانی که ولتاژ زیادتری از آنچه نیاز است موجود باشد،
ممکن است یک تخلیه‌ی ولتاژ یا به اصطلاح آرک رخ دهد. زمانی که دو کنتاکت باز می‌شوند،
ممکن است به علت اختلاف ولتاژ بسیار بالایی که بین دو کنتاکت وجود دارد، تخلیه‌ی ولتاژی بین دو کنتاکت رخ داده و
در واقع یک جرقه‌ی بزرگ یا آرک زده شود. آرک‌ها ممکن است باعث ذوب‌شدن کنتاکت و پوشیده‌شدن کنتاکت گردند.

مواد سازنده‌ی یک کنتاکت

انتخاب درستِ مواد اولیه‌ی سازنده‌ی در انواع انواع رله الکترومکانیکی ، کارایی یک رله‌ی الکترومکانیکی را بهبود می‌بخشد.

در ایده‌آل‌ترین حالت، کنتاکت یک رله می‌تواند از بالاترین قدرت هدایت بهره‌مند باشد.
دارای سطحی بسیار تمییز و بدون اکسیده‌گی، مقاومت بالا دربرابر پوشیده‌شدن و توانایی بالا در انتقال جریان داشته باشد.
برای داشتن تمامی این ویژگی‌ها، بایستی در ساخت کنتاکت رله از مواد خاصی استفاده کرد.
از جمله موادی که می‌توان استفاده کرد را در لیست زیر مشاهده می‌کنید.
معمولا با استفاده از یکی فلزات گرانبها یا ترکیبی از آنها با فلزات دیگر، کارایی کنتاکت را بهبود می‌بخشیم.

بهترین فلزی که می‌توان استفاده کرد، نقره می‌باشد ولیکن به علت صرفه‌ی اقتصادی
و عدم نیاز به هزینه‌های زیاد در برخی کاربردها، از مخلوط نقره با موادی مانند مس یا ایندیوم یا تنگستن نیز استفاده می‌شود.

برای اطلاعات بیشتر می‌توانید به جدول زیر مراجعه کنید.

کنتاکت‌های Self Cleaning (خود تمییز کن)

برخی از کنتاکت‌ها به صورت کروی مانند طراحی می‌شوند و آرمیچری که به آنها متصل می‌شود،
این اجازه را به آنها می‌دهد که بتوانند در هوا حرکت کرده و مدت کمی را در هوا معلق بمانند و
در نتیجه‌، کنتاکت‌ها به صورت خودکار سطح خودشان را تمییز کرده و کارایی کنتاکت‌ها بهبود می‌یابد.

این عملکرد مکانیکی در حفظ و پایداری کنتاکت و همچنین هدایت بالای کنتاکت، به ما کمک می‌کند.

وضعیت کنتاکت‌ها

از آنجا که رله‌ها، عملکردی مشابه با سوئیچ‌ها دارند، اصطلاحاتی که برای سوئیچ‌ها به کار برده می‌شود
برای کنتاکت‌ها هم به‌ کار برده می‌شود.
یک رله می‌تواند یک یا چند پل را سوئیچ کند، با برق‌دار شدن کویل هر یک از کنتاکت‌های رله،
به یکی از صورت‌های زیر ممکن است عمل کنند:

کنتاکت NO (نرمالی اُپن)، با برق‌دار شدن رله‌، مدار را وصل می‌کند؛ و زمانی که رله بدون برق است، مدار قطع می‌شود.
این کنتاکت را کنتاکت وصل (make) یا کنتاکت FORM A (حالت A) می‌گوییم.

کنتاکت NC (نرمالی کلوز)، با برق‌دار شدن رله، مدار را قطع کرده و با غیر فعال شدن رله،
مدار را کامل می‌کند (connect). این کنتاکت را کنتاکت قطع (break) یا کنتاکت FORM B (حالت B) می‌گوییم.

کنتاکت چنج اُور (Change-over) (CO) یا دو حالته (Change-over) (DT)، دو مدار را کنترل کرده؛
به این صورت که هر دو کنتاکت NO و NC را دارا می‌باشد(به عکس زیر توجه کنید).
به این کنتاکت، کنتاکت FORM C (حالت C) یا کنتاکت انتقال (ابتدا قطع یک کنتاکت سپس وصل کنتاکت دیگر) (break before make) می‌گوییم.
اگر این مدل کنتاکت عملکردی به صورت ابتدا وصل و سپس قطع را داشته باشد، کنتاکت FORM D (حالت D) می‌گوییم.

بخش چهارم: تکنولوژی و طراحی رله‌ها (۲)

۴٫۱ معرفی

تا اینجا با نحوه ساخت رله‌ها آشنا شده، چگونگی عملکرد آنها را آموخته و عوامل موثر بر عملکرد رله‌ها را بررسی کردیم.
در ادامه قصد داریم موارد استفاده از رله‌ها در کارخانه را شناسایی کنیم.

محل قرارگیری یک رله، سهم بسیاری در عملکرد یک رله دارد. اما چرا؟

در این بخش خواهیم آموخت:

  • چگونه بارهای متفاوت بر عملکرد رله تاثیر می‌گذارند.
  • چه بارهایی، عمر مفید رله‌ها را کاهش داده و چگونه رله‌ها را از این معایب حفاظت کنیم.
  • چگونه بفهمیم که برای یک نوع بار (مصرف کننده)، چه میزان ولتاژ و جریان برای رله قابل تحمل است..
  • چند شکل پر استفاده‌ی رله‌ها را بررسی خواهیم کرد.

۴٫۲ بارهای مقاومتی، خازنی، القایی

بارهای رله (Relay Loads)

یک load (بار)(مصرف‌کننده) وسیله‌ای است که با استفاده از یک مدار الکتریکی، به مدار متصل شده
و پس از برق‌دار شدن، تغییراتی را ایجاد می‌کند.

انتخاب رله و کارایی یک رله در طول زمان، به طور قابل ملاحظه‌ای به باری که رله به آن متصل می‌شود، وابسته است.

بارهای به طور کلی به دو دسته‌ای که نیازمند به توان AC یا توان DC هستند، تقسیم‌بندی می‌شوند،
و همچنین از این نقطه‌نظر که ذاتاً مقاومتی (Resistive)، خازنی (Capacitive) یا القائی (Inductive) هستند نیز به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند.

برای هر مصرف‌کننده‌ای بایستی رله‌ای متناسب با همان مصرف‌کننده انتخاب کنیم.
انتخاب رله‌ای نامناسب برای یک مصرف‌کننده، عمر رله را کاهش می‌دهد.

بارهای مقاومتی (Resistive Loads)

زمانی‌که از مقاومتی بودن یک مصرف‌کننده صحبت می‌کنیم، بدان معنا است که اگر با توان DC کار می‌کنیم،
جریان با گذر زمان ثابت می‌ماند و اگر در حالت AC کار می‌کنیم، جریان و ولتاژ دارای فازهای یکسانی باشند.

بایستی به این نکته توجه کرد که یک مصرف‌کننده‌ای که صرفا مقاومتی است،
دقیقا مشابه با میزان توانی که در هنگام استارت نیازمند است، در هنگام کار کردن نیز به همان میزان توان نیاز دارد.

برای تجهیزاتی که با توان AC کار می‌کنند، مقاومتی بودن بدان معناست که جریان و ولتاژ باهم کم و زیاد شده
و فاز یکسانی دارند (می‌دانیم که یک جریان AC، مقادیری سینوسی دارد)(در فیلم انتهای این درس، این مطلب به خوبی نشان داده شده است).
از بارهای مقاومتی می‌توان به فر ها، قهوه‌ساز ها، تجهیزات سیستم گرمایشی ساختمان اشاره کرد.

از این نماد برای بارهای مقاومتی استفاده می‌کنیم.

بارهای القایی (Inductive Loads)

زمانی که از یک بار القایی یا سلفی سخن به میان می‌آید، منظور این است
که جریان عبوری از آن مصرف کننده نسبت به ولتاژ دو سر آن دارای تاخیر (lag) فازی است و فاز جریان و ولتاژ یکسان نیست.

ممکن است برای بارهای القایی در هنگام راه اندازی نسبت به زمانی‌که راه‌اندازی شده و درحال کار کردن هستند،
به توان بیشتری نیازمند باشیم. از جمله بارهای القایی می‌توان به یخچال، پنکه‌های برقی، موتورهای صنعتی اشاره کرد.

از این نماد برای بارهای القایی استفاده می‌کنیم.

بارهای خازنی (Capacitive Loads)

یک مصرف‌کننده‌ی خازنی، باری است که باعث می‌شود که
فاز جریان نسبت به ولتاژ تقدم داشته باشد (lead) و فازِ جریان و ولتاژ یکسان نیست.
بارهای خازنی در هنگام راه‌اندازی دارای جریان هجومی بسیار بزرگی بوده و جریان
به مراتب بیشتری را نسبت به حالتی که راه‌اندازی شده‌اند و در حال حرکت می‌باشند، می‌کشند.

از بارهای خازنی می‌توان به منابع تغذیه‌ی فیلتر شده، موتورهای خازنی (motor starting capacitors) و خازن‌های ذخیره‌سازی اشاره کرد.

از این نماد برای بارهای خازنی استفاده می‌کنیم.

تجهیزات الکتریکی معمولا ویژگی‌ها و مشخصات هر سه مدل بار را دارند. اما معمولا یکی از انواع این بارهای، در یک وسیله‌ی الکتریکی غالب‌تر است.

کنتاکت‌های یک رله در هنگام باز و بسته شدن، در درجه‌ی اول تغییرات جریان و ولتاژ را متناسب با آن باری که غالب‌تر است، تحمل می‌کنند.

در فیلم زیر، ابتدا به بررسی تغییرات ولتاژ (آبی) و جریان (نارنجی)، متناسب با نوع باری که داریم می‌پردازیم.

و در انتها مصرف‌کننده‌ای که هر سه مدل بار را دارد، بررسی می‌کنیم.

این فیلم را حتما مشاهده کنید.

  1. در بار القایی، فاز جریان عقب‌تر است. (lag)
  2. در بار خازنی، فاز جریان جلوتر است. (lead)
  3. در بار مقاومتی، فاز جریان و ولتاژ یکی است.

جریان هجومی (Inrush Current)

جریانی است که در ابتدای روشن شدن یک وسیله‌ی الکتریکی کشیده می‌شود.
این جریان به نسبت جریانی که دستگاه در حالت عادی می‌کشد چندین برابر است. مثلا برای موتور این جریان ۵ برابر جریان حالت عادی می‌باشد.

این جریان ناگهانی در هر دو حالتی که بار AC یا DC را سوئیچ می‌کنیم ایجاد می‌شود و در بارهای خازنی می‌تواند باعث خسارت شود.

۴٫۳ ولتاژ و جریان بار

میزان جریان و ولتاژی که یک رله می‌تواند بدون هیچ خطری سوئیچ کند، با استفاده از جدول و چارتی که متناسب با ساختار رله طراحی شده است، بدست می‌آید.

برای نمونه چارت جریان و ولتاژ یک رله‌ی G2R-1-S نشان می‌دهد که هم برای ولتاژ AC و هم برای ولتاژ DC
و همچنین برای بارهای مقاومتی و سلفی، کنتاکت‌های این رله دارای محدودیت جریان و ولتاژ هستند.
همان طور که در نمودار و جدول زیر مشاهده می‌کنیم برای یک بار در ولتاژ ۱۰v DC، هم برای بارهای القایی و هم برای بارهای مقاومتی،
جریانی که این رله سوئیچ می‌کند در حدود ۱۰A است؛ اما برای ولتاژ ۲۴v DC اگر به خط قرمز توجه کنید،
میزان جریانی که رله برای بارهای القایی سوئیچ می‌کند در حدود ۷ آمپر می‌باشد ولیکن همچنان این جریان برای بارهای مقاومتی درحدود ۱۰A می‌باشد.

از دیتاشیت (کاتالوگ) یک محصول همواره بایستی به عنوان یک مشاور بسیار خوب برای شناسایی موارد کاربردی محصول،
نحوه نصب و مواردی که باعث بهبود عمر مفید محصول می‌شود، استفاده کرد.

۴٫۴ محافظت از کنتاکت و تحمل‌پذیری رله

حفاظت از کنتاکت (Contact Protection)

در طول سالیان سال، مهندسین راه‌های مختلفی را برای حفاظت کنتاکت‌ها از جریان لحظه‌ای زیاد یا آرک‌ها (جرقه‌ها) آزموده‌اند
و با بررسی مواد سازنده‌ی یک کنتاکت و عومل دیگر، سعی در یافتن راه‌کاری برای حفاظت از کنتاکت‌ها داشته‌اند.

بدین منظور یکی از شیوه‌های پرکاربردی که در ساخت بسیاری از رله‌ها استفاده می‌شود این است که
انرژی‌ای که منجر به ایجاد آرک می‌شود، توسط یک مدار RC (مداری شامل مقاومت و خازن) که
به صورت سری با کنتاکت رله قرار می‌گیرد، جذب شود.
این کار احتمال ایجاد آرک و آسیب رسیدن به کنتاکت را به حداقل می‌رساند.

از این مدار گاهی با نام مدار سوپاپ (snubber circuit) یاد می‌شود.

پایداری و تحمل‌پذیری رله (Relay Endurance)

تحمل‌پذیری یک رله هم به نوع باری که توسط رله سوئیچ می‌شود و هم به میزان جریانی که رله سوئیچ می‌کند، وابسته است.

با توجه به نمودار Relay Endurance که در تصویر زیر برای این رله مشاهده می‌کنیم، می‌یابیم که پایداری برای موارد زیر افزایش می‌یابد:

  • بارهای مقاومتی (Resistive loads)
  • سوئیچ کردن جریان‌های کم
  • سوئیچ کردن ولتاژهای کم

برای نمونه با توجه به خط قرمز، برای بارهای مقاومتی با ۳۰v DC که جریان ۴A سوئیچ می‌شود،
پایداری‌ای که انتظار می‌رود در حدود ۳۵۰۰۰۰ است.

همچنین مشاهده می‌کنیم که برای موارد زیر، تحمل‌پذیری کاهش می‌یابد:

  • بارهای القایی (Inductive loads)
  • ولتاژهای زیاد
  • جریان‌های زیاد

وقتی که با همان ولتاژ و جریان ولیکن این دفعه، یک بار القایی را سوئیچ می‌کنیم،
مشاهده می‌کنیم که پایداری بیشتر از ۵۰% کاهش یافته و به ۱۵۰۰۰۰ می‌رسد.

۴٫۵ پیکربندی

پیکربندی رله‌ها، متناسب با کاربردشان از تنوع گسترده‌ای برخوردار است.
به طور کلی هم برای کویل و هم برای کنتاکت به منبع تغذیه نیاز است.
این دو منبع تغذیه ممکن است دارای ولتاژ یکسانی نباشند و حتی ممکن است از یک نوع توان نیز نبوده و یکی AC و دیگری DC باشد.

برای مثال، کویل یا ورودی یک رله ممکن است با یک ولتاژ DC ضعیف فعال شده و کنتاکت‌های خروجی ۱۱۰VAC را سوئیچ کنند.
این نکته را در نظر بگیرید که رله‌ها برای سوئیچ کردن داده‌های سطح پایین یا سیگنال‌های شنیداری استفاده می‌شوند و نه برای کنترل کردن یک موتور یا چراغ.

رله‌ها می‌توانند با یک سیگنال فرمان ورودی، چندین خروجی را سوئیچ کند.
زمانی‌که یک رله برق‌دار می‌شود، تمامی کنتاکت‌های داخل رله سوئیچ می‌شوند.
در برخی از کاربردها، مدارها به ولتاژهای مختلفی نیازمند هستند حتی گاهی به ترکیبی از پاورهای AC و DC نیاز است،
و رله می‌تواند همه‌ی کنتاکت‌ها را متناسب با نیازهایمان سوئیچ کند، البته کنتاکت‌ها بایستی به شیوه‌ای صحیح از یکدیگر ایزوله باشند.

در برخی از کاربردها تمامی کنتاکت‌ها، ولتاژها و جریان‌های یکسانی را سوئیچ می‌کنند،
اما اطلاعاتی که از طریق هر کنتاکت سوئیچ می‌شود، می‌تواند متفاوت باشد.
(مثلا یک کنتاکت یک فن را به گردش درآورده و یک کنتاکت دیگر برای روشن کردن یک LED باشد)

رله‌ها ممکن است به منظور اهداف مختلفی از جمله توالی در چندین کار مختلف یا تاخیر در کارها با تجهیزات دیگری هم ترکیب شوند.

در انیمیشن زیر یک رله را مشاهده می‎‌کنید که با یک تایمر (وسیله‌ای به منظور ایجاد تاخیر زمانی در یک کار) ترکیب شده است.
سیگنال کنترلی یک تایمر را استارت کرده و پس از سپری شدن زمان تنظیم‌شده برای تایمر، رله برق‌دار شده و کنتاکت سوئیج می‌شود.

توسط | ۱۳۹۷-۸-۱۰ ۰۱:۴۳:۱۲ +۰۳:۳۰ ۱۹ خرداد ۱۳۹۷|اتوماسیون صنعتی, تکمیل شده دسته بندی ها|برچسب ها:٪ s |۳ نظرات

در باره نویسنده :

ما یه هدف مشترک داریم و میخوایم مهارت هایی که توی صنعت لازمه رو به افراد آموزش بدیم تا روزی که کالای ایرانی در دنیا بهترین باشه. اگه شما هم هدفتون همینه، نماتکی بشید. (:

۳ ديدگاه

  1. saman ۱۳۹۷/۰۶/۰۹ در ۱۸:۰۵ - پاسخ دادن

    سلام میشه انیمیشن هاتون اپدیت کنید خیلی هاش از بین رفت نمایش داده نمیشه ممنون

    • تیم نماتک ۱۳۹۷/۰۶/۱۰ در ۲۲:۵۵ - پاسخ دادن

      سلام سامان
      ما در حال انتقال اطلاعات سایت از سایت قبلی به سایت جدید هستیم!
      بعله این اشکال وجود دارد و در آینده (شاید کمی طول بکشد) این مشکل را برطرف می کنیم!
      می تونی از دیگر مطالب جدید و جالب سایت نیز بازدید کنی و لذت ببری!
      ممنون از صبوری شما

  2. رعنا کیومرثی ۱۳۹۷/۰۳/۲۷ در ۱۰:۱۴ - پاسخ دادن

    عالی بود

ثبت ديدگاه

در کمتر از 20 ثانیه عضو شوید و بیش از 100 آموزش رایگان در اختیار شماست.
ویدئوها را برایم بفرست
ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی بیزاریم.
Close