رله شنت چیست؟ (بررسی ۵ کاربرد آن)

رله‌ها از اجزای حیاتی در سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی هستند که نقش کلیدی در حفاظت، کنترل و اتوماسیون ایفا می‌کنند.

رله شنت به عنوان یکی از انواع رله‌ها، به دلیل ساختار و عملکرد منحصربه‌فرد، در کاربردهای مختلفی از جمله سیستم‌های حفاظتی، مدارشکن‌ها و کنترل از راه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این مقاله، درک کاملی از رله شنت، نحوه کار، اهمیت آنها در محیط‌های صنعتی، تجاری و مسکونی و نقش آنها در ایمنی الکتریکی به دست خواهید آورد.

1# رله شنت چیست؟

شنت یک عنصر الکتریکی است که یک مسیر با مقاومت کم در مدار ایجاد می‌کند و اجازه می‌دهد جریان از آن عبور کند.

رله شنت (Shunt Relay) نوعی رله است که سیم پیچ آن به صورت موازی با مدار قرار می‌گیرد و با دریافت ولتاژ مشخصی تحریک می‌شود.

از این رله، برای اندازه‌گیری میزان جریان عبوری از مدار و محافظت از مدارها در برابر ولتاژ بیش از حد استفاده می‌شود.

به این صورت که معمولاً در مدارهای حفاظتی برای قطع سریع جریان در شرایط اضافه بار، اتصال کوتاه یا خطاهای ولتاژ، رله شنت به کار گرفته می‌شود.

اجزایی که این رله را در انجام این عملکرد کمک می‌کنند، عبارت‌اند از:

• بوبین (سیم‌پیچ): بخش دریافت کننده سیگنال، برای تولید میدان مغناطیسی
• کنتاکت‌های متحرک و ثابت: مسئول باز یا بسته کردن مسیر جریان اصلی
• پایه‌های اتصال: پایه‌های مورد استفاده جهت اتصال قطعه به مدار کنترل و مدار قدرت
• محفظه عایق: قاب محافظ قطعه، جهت جلوگیری از نشت جریان و محافظت در برابر عوامل محیطی
• فنر بازگردان: برای بازگرداندن کنتاکت به موقعیت اولیه بعد از قطع سیگنال

2# رله شنت دقیقاً چگونه کار می‌کند؟

معمولاً جریان‌های الکتریکی بدون تغییر از مدار مورد نظر شما عبور می‌کنند.

با این حال، هنگامی که این جریان‌ها بیش از حد افزایش می‌یابند یا ولتاژ مدار از یک حدی فراتر می‌رود و یا ایجاد اتصال کوتاه تشخیص داده می‌شود، موج اضافی برق، یک آهنربای الکتریکی را در زیر سیستم با رله شنت، شارژ می‌کند که این باعث می‌شود تا کلید را فعال کرده و برق قطع گردد.

یک رله شنت، روش دیگری برای شارژ آهنربای الکتریکی و قطع سوئیچ فراهم می‌کند و امکان قطع یا ساماندهی جریان برق از راه دور یا به صورت خودکار را فراهم می‌کند.

برخی از رله‌های شنت به یک منبع تغذیه خارجی متصل می‌شوند. هر زمان که یک موج برق به این منبع می‌رسد، سیگنالی از رله شنت به بریکر ارسال می‌شود و به صورت مکانیکی برق را قطع می‌کند.

از طرف دیگر، یک قطع کننده مدار شنت می‌تواند به یک سوئیچ از راه دور در خارج از ساختمان متصل شود.

فشار دادن یک دکمه روی این سوئیچ، یک موج الکتریکی از طریق سیم کشی قطع کننده مدار شنت ارسال می‌کند و برق را از این طریق قطع می‌کند.

اگرچه استفاده از رله شنت در خانه‌ها الزامی نیست و بسیاری از صاحبان خانه آنها را به عنوان یک اقدام احتیاطی ایمنی نصب می‌کنند.

با این حال، در مشاغلی که از ماشین‌آلات صنعتی یا سیستم‌های الکتریکی گران‌قیمت استفاده می‌کنند و ممکن است این دستگاه‌ها در اثر افزایش ناگهانی برق آسیب ببینند، استفاده از رله شنت بسیار رایج می‌باشد.

3# انواع مختلف رله شنت

رله شنت با توجه به نوع عملکرد، ساختار و کاربردشان به انواع مختلفی را شامل می‌شوند.

انواع یاد شده زیر مهم‌ترین نوع این رله می‌باشند:

1-3# رله‌های الکترومکانیکی

این نوع از انواع رله‌ها، از یک سیم‌پیچ و اتصال‌های فیزیکی برای انجام عمل سوئیچینگ استفاده می‌کنند که بعد از به وجود آمدن میدان مغناطیسی حاصل از عبور جریان از سیم پیچ، با جذب شدن آرمیچر، وضعیت اتصالات تغییر می‌کند.

نمونه‌ای از این رله‌ها، رله جریان مستقیم D3 شرکت ABB است که برای حفاظت در برابر اضافه بار، کم بار یا جریان معکوس در مدارهای DC می‌باشد و یک رله شنت می‌باشد.

رله‌های الکترومکانیکی به دلیل سادگی و قیمت مناسب،  طرفداران زیادی دارد و دربین بسیاری از مصرف‌کنندگان محبوبیت دارد.

2-3# رله‌های قطع کننده شنت

این نوع رله‌ها به طور خاص برای قطع کردن از راه دور کلیدهای مدار طراحی شده‌اند.

آن‌ها معمولاً دارای یک مکانیزم داخلی هستند که با دریافت سیگنال الکتریکی از رله شنت (در صورت بروز خطا)، اهرم قطع کننده کلید مدار را فعال می‌کنند.

رله‌های قطع کننده شنت می‌توانند از نوع تنظیم مجدد خودکار (Automatic Reset) یا تنظیم مجدد دستی (Manual Reset) باشند.

3-3# رله‌های بای‌پس شنت

این نوع از انواع رله شنت، در سیستم‌های روشنایی اضطراری برای بای‌پس کردن مدارهای کنترل عادی استفاده می‌شوند.

4-3# رله‌های ولتاژ DC

این رله‌ها به طور خاص برای کار در مدارهای جریان مستقیم طراحی شده‌اند و می‌توانند با استفاده از یک شنت، به تغییرات جریان DC واکنش نشان دهند.

5-3# رله‌های AC

این رله‌ها برای کار در مدارهای جریان متناوب طراحی شده‌اند و برای تشخیص جریان AC  از طریق شنت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4# موارد کاربری رله شنت

رله‌های شنت به دلیل قابلیت اطمینان و دقت در تشخیص جریان، در طیف گسترده‌ای از عملکردها را ارائه می‌دهند.

برخی از موارد کاربری که از رله شنت استفاده می‌شود، عبارت‌اند از:

1-4# حفاظت در برابر جریان اضافه (Overcurrent Protection)

یکی از رایج‌ترین موارد کاربری این رله، استفاده از آن در سیستم کلید (Circuit Breaker) برای حفاظت از تجهیزات در برابر جریان‌های بیش از حد مجاز است.

روند کار به این صورت است که در هنگام بروز اتصال کوتاه یا اضافه بار، که باعث افزایش سریع جریان می‌شود، رله شنت با تشخیص این افزایش جریان، به سیستم کلید فرمان قطع می‌دهد و  در نتیجه از آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری می‌کند.

این کاربرد به ویژه در صنایع و ساختمان‌های تجاری اهمیت بالایی دارد.

2-4# حفاظت در برابر خطای زمین (Ground Fault Protection)

یکی دیگر از موارد کاربری رله شنت استفاده  از آن، به همراه سنسورهای خطای زمین برای تشخیص جریان‌های نشتی به زمین است.

به این صورت که در صورت وقوع خطای زمین، جریان از مسیر غیرعادی عبور کرده و توسط سنسور تشخیص داده می‌شود و در مرحله بعد این رله شنت است که با دریافت سیگنال از سنسور، کلید مدار را قطع کرده و از بروز شوک الکتریکی و آتش‌سوزی جلوگیری می‌کند.

3-4# کنترل روشنایی اضطراری

در سیستم‌های روشنایی اضطراری، رله‌های شنت می‌توانند برای بای‌پس کردن کنترل‌های عادی روشنایی (مانند کلیدها یا دیمرها) در هنگام قطع برق استفاده شوند.

با قطع برق، رله شنت فعال شده و به چراغ‌های اضطراری سیگنال می‌دهد تا آن‌ها روشنایی منطقه را تامین کنند.

4-4# حفاظت موتور

یکی دیگر از موارد کتربری رله شنت تشخیص شرایط اضافه بار یا کم بار در موتورهای DC می‌باشد که در صورت به وجود آمدن چنین شرایطی، با فعال شدن رله شنت، از آسیب دیدن موتور جلوگیری به عمل می‌آید.

5-4# اندازه‌گیری جریان‌های بیش ازحد تحمل

در برخی  از موارد کاربری برای اندازه‌گیری جریان‌های DC بزرگ از رله شنت بسیار دقیق استفاده می‌گردد، به این صورت که افت ولتاژ ایجاد شده توسط رله تشخیص داده شده و برای اندازه‌گیری جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

6-4# سیستم‌های اعلام حریق

در برخی سیستم‌های اعلام حریق، رله‌های شنت می‌توانند برای فعال کردن آژیرها یا سایر تجهیزات هشداردهنده در صورت تشخیص حریق استفاده شوند.

5# مزایای استفاده از رله‌های شنت

استفاده از رله‌های شنت در سیستم‌های الکتریکی مزایای متعددی به همراه دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حفاظت قابل اعتماد: رله‌های شنت به دلیل عملکرد ساده و مستقیم خود، حفاظت قابل اعتمادی در برابر جریان‌های ناخواسته فراهم می‌کنند.
• تطبیق‌پذیری: رله شنت در انواع مختلف و با ویژگی‌های متنوعی تولید می‌شود که امکان استفاده از آن را در طیف گسترده‌ای از کاربردها فراهم می‌کند.
• عملکرد سریع: این رله‌ها به سرعت به تغییرات جریان واکنش نشان داده و می‌توانند در زمان مناسب مدار را قطع کنند و از بروز آسیب‌های جدی جلوگیری کنند.
• امکان کنترل از راه دور: رله‌های شنت، به ویژه رله‌های قطع کننده شنت، امکان قطع و وصل مدار را از راه دور فراهم می‌کنند.

6# معایب رله شنت

در کنار مزایای فراوان، استفاده از این رله‌ها ممکن است با برخی معایب نیز همراه باشد:

• افت ولتاژ در  رله شنت: عبور جریان از رله شنت باعث ایجاد یک افت ولتاژ کوچک می‌شود.
  با این حال، این افت ولتاژ معمولاً بسیار ناچیز است؛ اما ممکن است در مدارهای با ولتاژ پایین اهمیت پیدا کند.
• نیاز به سیم‌کشی اضافی: برای اتصال رله شنت به مدار کنترلی، نیاز به سیم‌کشی اضافی وجود دارد.
• هزینه بالا: برخی از انواع رله‌های شنت ممکن هزینه بالایی داشته باشند که این برای مدارهای کوچک به صرفه نیست.

7# کاربردهای رله شنت

مدارهای شامل انواع رله شنت کاربردهای گسترده‌ای در صنایع و محیط‌های مختلف دارند.

برخی از زمینه‌های کلیدی که این رله‌ها معمولاً در آنها مورد استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر است:

• ساختمان‌های تجاری: در ساختمان‌های تجاری، مانند ادارات، مراکز خرید و هتل‌ها، رله شنت در کاربری کلیدهای قطع و وصل، برای اطمینان از ایمنی ساکنین و محافظت در برابر خطاهای الکتریکی نصب می‌شوند.
  آن‌ها می‌توانند به سیستم‌های مختلف مدیریت ساختمان متصل شوند تا عملیات از راه دور را تسهیل کرده و راحتی را افزایش دهند.
• تأسیسات صنعتی: تأسیسات صنعتی اغلب با ماشین‌آلات پرقدرت سروکار دارند و ایمنی الکتریکی را در اولویت قرار می‌دهند. رله شنت قطع کننده به طور گسترده در این تأسیسات مورد استفاده قرار می‌گیرند تا محافظت قابل اعتمادی در برابر خطاها ارائه دهند و خطر حوادث الکتریکی را به حداقل برسانند.
• آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی: آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی، تجهیزات ارزشمند و آزمایش‌های حساسی را در خود جای داده‌اند.
  برای جلوگیری از هرگونه آسیب احتمالی به تجهیزات به دلیل نقص الکتریکی یا اضافه بار، از رله شنت استفاده می‌شود.
• بیمارستان‌ها و مراکز درمانی: در بیمارستان‌ها و مراکز درمانی، تأمین برق بدون وقفه برای مراقبت از بیمار بسیار مهم است.
  رله‌های شنت به تضمین دسترسی به برق اضطراری و تسهیل قطع سریع در صورت هرگونه شرایط الکتریکی خطرناک کمک می‌کنند.
• مراکز داده: مراکز داده، تجهیزات محاسباتی گسترده و داده‌های حساس را در خود جای داده‌اند.
  از رله شنت برای محافظت از این تأسیسات در برابر خطرات الکتریکی استفاده می‌شود که این قطعه، امکان خاموش کردن سریع در مواقع اضطراری را برای جلوگیری از، از دست رفتن داده‌ها یا آسیب به تجهیزات فراهم می‌کند.

8# چرا رله‌های شنت مهم هستند؟

شما می‌توانید از رله شنت به صورت قطع کننده در خانه خود استفاده نمایید تا یک راه اضافی برای قطع جریان برق خانه در مواقع اضطراری ایجاد کرده و از آسیب یا خسارت الکتریکی جلوگیری کنید.

یکی از رایج‌ترین روش‌های استفاده از این رله در نقش قطع کننده، خاموش کردن تجهیزات الکتریکی در هنگام آتش‌سوزی است.

در صورت اتصال رله شنت به سیستم تشخیص دود، باعث می‌شود تا  به محض اینکه دتکتور دود زنگ خطر را به صدا درآورد، برق به طور خودکار  توسط کلید قطع شود و از خطرات الکتریکی ناشی از آتش‌سوزی جلوگیری گردد.

نصب یک رله شنت قطع کننده (shunt trip) می‌تواند به ویژه در صورتی که آشکارساز دود شما به سیستم آب‌پاش متصل است، بسیار مهم باشد.

این دستگاه می‌تواند به محض اینکه آشکارساز دود هشدار دهد، آب‌پاش‌ها را فعال کرده، برق شما را قطع کند و خطر برق‌گرفتگی را کاهش داده و آسیب به تجهیزات الکتریکی شما را به حداقل برساند.

نتیجه‌گیری

رله شنت به عنوان یک عنصر حیاتی در سیستم‌های حفاظتی و کنترلی الکتریکی، نقش مهمی در ایمنی و عملکرد صحیح تجهیزات ایفا می‌کند.

درک اصول عملکرد، کاربردها و انواع مختلف این رله‌ها، به مهندسان و تکنسین‌ها کمک می‌کند تا رله مناسب را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کرده و از مزایای حفاظتی و کنترلی آن بهره‌مند شوند.

با پیشرفت تکنولوژی، رله‌های شنت نیز دستخوش تغییرات شده و رله‌های با قابلیت‌های پیشرفته‌تر، جایگاه خود را در صنایع مختلف تثبیت کرده‌اند.

انتخاب صحیح رله شنت با در نظر گرفتن تمامی جوانب فنی و اقتصادی، می‌تواند به افزایش ایمنی، قابلیت اطمینان و کارایی سیستم‌های الکتریکی منجر شود.