کاربرد رله در تابلو برق

کاربرد رله در تابلو برق صنعتی 

رله Relay یک دستگاه سوئیچینگ کنترل شده الکتریکی است. این دستگاه از یک آهنربای الکتریکی و مجموعه ای از کنتاکت ها تشکیل شده است که با اعمال ولتاژ به آهنربا باز یا بسته می شوند. این وسیله توسط دانشمند آمریکایی جوزف هنری اختراع شد. در ابتدا از رله های الکترومکانیکی برای انتقال سیگنال کد مورس به مسافت های طولانی از طریق سیم استفاده می شد. امروزه کاربردهای بسیار متنوعی دارند و به بخش مهمی از سیستم های کنترل صنعتی و اتوماسیون تبدیل شده اند. در این مقاله به بررسی ساختار رله و کاربرد آن در تابلو برق صنعتی و غیره می پردازیم. با آداک همراه باشید.

رله چیست؟

رله یک دستگاه الکترومکانیکی یا حالت جامد است که برای کنترل الکتریکی یک دستگاه یا مدار با اعمال سیگنال کنترل به سیم پیچ آن استفاده می شود. همچنین با نام های دیگر، مینیاتوری یا رله کنترل نیز شناخته می شود.

رله الکترومکانیکی

Omron، سازنده مشهور مدارهای کنترل، تجهیزات پزشکی و سیستم های اتوماسیون صنعتی، این دستگاه را به شرح زیر تعریف می کند:

رله دستگاهی است که برای ایجاد یک تغییر پیش‌بینی‌شده ناگهانی در یک یا چند مدار خروجی الکتریکی در زمانی که شرایط خاصی توسط مدار الکتریکی حاوی دستگاه رله برآورده می‌شود، طراحی شده است.

از رله در کجا استفاده می شود؟

رله ها کاربرد وسیعی دارند. شما می توانید آن ها را در همه جا پیدا کنید: لوازم خانگی، اتومبیل، صنایع و حتی در دستگاه های کپی. در برخی از کاربردها، از آن ها برای سوئیچینگ یا کنترل مدار (مانند کنترل روشنایی مبتنی بر تایمر) استفاده می شود. در حالی که در برخی دیگر از کاربردها، برای نظارت و محافظت از مدارها (مانند رله های حفاظت از خطای ارت) از این دستگاه استفاده می شود. بنابراین، تعیین محدوده کاربرد آن ها دشوار است.

اساس کار رله چیست؟

این دستگاه اساساً بر اساس اصل کار خود به دو نوع الکترومکانیکی و حالت جامد طبقه بندی می شوند. اجازه دهید اصل عملکرد هر یک از آن ها را به تفصیل مورد بحث قرار دهیم.

عملکرد رله های الکترومکانیکی

رله های الکترومکانیکی سیگنال ها را از طریق یک حرکت مکانیکی بین کنتاکت های خود منتقل می کنند. این از دو بخش تشکیل شده است: اولی بخش آهنربای الکتریکی و دیگری بخش آرمیچر و کنتاکت های مکانیکی. بخش الکترومغناطیس شامل مجموعه ای از سیم پیچ ها است که روی یک هسته مغناطیسی پیچیده شده است.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: تابلو برق متال کلد چیست؟

هنگامی که یک ولتاژ ورودی (تقریبا برابر با ولتاژ نامی سیم پیچ) به سیم پیچ اعمال می شود، مغناطیسی می شود و آرمیچر را جذب می کند. کنتاکت های مکانیکی به آرمیچر متصل می شوند. از این رو، هنگامی که آرمیچر به سمت آهنربای الکتریکی کشیده می شود، تماس بسته می شود. هنگامی که ولتاژ ورودی اعمال شده به سیم پیچ حذف می شود، آرمیچر توسط فنر به موقعیت اولیه خود باز می گردد.

عملکرد مدل های حالت جامد

رله های حالت جامد معمولاً به عنوان SSR شناخته می شوند. بر خلاف نوع الکترومکانیکی، آن ها دارای هیچ قطعه متحرک مکانیکی نیستند. از سوی دیگر، از اجزای نیمه هادی و الکترونیکی در داخل تشکیل شده است.

در رله‌های حالت جامد، بخش الکترومغناطیسی با کوپلرهای نوری و مدارهای درایور مورد نیاز جایگزین می‌شود و بخش تماس خروجی با یک TRIAC یا ترانزیستور به همراه اسنابر و مدارهای درایور جایگزین می‌شود. هنگامی که ولتاژ نامی به بخش ورودی اعمال می شود، جریان از طریق اپتوکوپلر جریان می یابد. خروجی اپتوکوپلر برای عملکرد مدار سوئیچینگ TRIAC یا ترانزیستور استفاده می شود. مدار سوئیچینگ یک پالس گیت را به TRIAC اعمال می کند و TRIAC شروع به هدایت می کند.

در همین رابطه بخوانید: انواع بریکر در تابلو برق فشار قوی

به طور مشابه، هنگامی که ولتاژ ورودی اعمال شده حذف می شود، اپتوکوپلر مدار سوئیچینگ TRIAC را خاموش می کند و به نوبه خود، پالس گیت به TRIAC را متوقف می کند و TRAIC هدایت را متوقف می کند. در بخش‌های بعدی به طور مفصل درباره قطعات و عملکرد رله‌های الکترومکانیکی و حالت جامد به تفصیل بحث خواهیم کرد.

قطعات و اجزای مدل الکترومکانیکی

یک رله الکترومکانیکی معمولی از اجزای زیر تشکیل شده است:

• سیم پیچ الکترومغناطیسی
• آرماتور
• هسته
• سطوح تماس متحرک
• فنر بازگشت (اسپرینگ)

سیم پیچ الکترومغناطیسی

سیم پیچ الکترومغناطیسی مهمترین بخش رله الکترومکانیکی است. این بخش از مجموعه ای از سیم پیچ های مسی بر روی یک هسته مغناطیسی تشکیل شده است. همانطور که می دانید جریان عبوری از طریق سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. بنابراین، هنگامی که ولتاژ به سیم پیچ اعمال می شود، به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می شود و آرمیچر را جذب می کند.

آرماتور

آرمیچر یک قطعه فلزی متحرک است که با استفاده از یک محور متعادل می شود.

هسته

هسته قسمت فلزی است که سیم پیچ روی آن پیچیده شده است.

کنتاکت های متحرک و تماس ثابت

کنتاکت ها قطعات هادی داخل رله هستند که با اعمال ولتاژ به سیم پیچ آن باز یا بسته می شوند. کنتاکتی که توسط آهنربا الکترومغناطیس جذب می شود کنتاکت متحرک و آن که ساکن باشد و به پایانه ها متصل باشد کنتاکت ثابت می گویند.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: سرج ارستر چیست؟

چیدمان فنری

ترتیبات فنری نیز در رله ها وجود دارد، مانند بازگرداندن آرمیچر و کنتاکت ها به حالت اولیه در هنگام قطع شدن سیم پیچ.

قطعات یک مدل حالت جامد

همانطور که قبلاً بحث شد، رله های حالت جامد هیچ قسمت متحرکی در داخل ندارند. برای توضیح قسمت های داخلی آن ها، در اینجا آن را به بخش های زیر تقسیم می کنیم:

• بخش مدار ورودی
• عایق برق
• مدار درایور
• بخش خروجی

بخش مدار ورودی

مدار ورودی شامل دیودها / ترانزیستورها / گیت ها و مقاومت های مورد نیاز برای راه اندازی اپتوکوپلر می باشد.

عایق برق

برخلاف رله های الکترومغناطیسی، بخش های ورودی و خروجی یک SSR هیچ گونه تماس فیزیکی ندارند. جداسازی گالوانیکی بین آن ها با استفاده از کوپلرهای نوری فراهم می شود.

مدار درایور

مدارهای درایور شامل قطعات مورد نیاز برای روشن کردن TRIAC یا ترانزیستورها یا تریستورها در مدار خروجی است. خروجی اپتوکوپلر شرطی شده و پالس گیت مورد نیاز برای راه اندازی ترانزیستور تولید می شود.

بخش خروجی

بخش خروجی از دستگاه های نیمه هادی مانند ترانزیستور یا TRIAC یا تریستور به عنوان جایگزینی برای کنتاکت های رله تشکیل شده است.

انواع رله از نظر کاربرد

این تجهیز طیف گسترده ای از طبقه بندی ها را دارد. در اینجا ما آن را بر اساس کاربردهای مختلفی که دارد، به شرح زیر طبقه بندی کرده ایم:

رله های کمکی یا مینیاتوری

رله‌های کمکی یا مینیاتوری رله‌هایی هستند که در مدارهای کنترلی برای تعویض هر وسیله / مدار در صورت برآورده شدن شرایط استفاده می‌شوند. این شکل اصلی رله ها با یک سیم پیچ و مجموعه ای از کنتاکت ها برای سوئیچینگ است. آنها در پیکربندی های مختلف تماس در دسترس هستند.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: کلید هوایی ACB چیست؟

رله های چفت کننده

رله های چفت کننده موقعیت کنتاکت ها را به طور نامحدود نگه می دارند. حتی اگر منبع تغذیه سیم پیچ حذف شود. از دو سیم پیچ مجزا تشکیل شده است، یکی برای چفت و دیگری برای آزاد کردن. هنگامی که جریان از سیم پیچ اول (کویل A) عبور می کند، یورک مغناطیسی می شود و آرمیچر به سمت هسته جذب می شود. یورک از یک ماده مغناطیسی خاص تشکیل شده است که حتی اگر ولتاژ اعمال شده به سیم پیچ حذف شود، آرمیچر را جذب می کند.

اصل عملکرد رله لچ

برای بازگرداندن آرمیچر به موقعیت اصلی خود، ولتاژ به سیم پیچ دوم (کویل B) اعمال می شود. سیم پیچ دوم بر روی یورک به گونه ای پیچیده می شود که جریان جریان از طریق سیم پیچ، شار مغناطیسی مخالف میدان موجود ایجاد می کند. این امر میدان مغناطیسی موجود را ضعیف می کند و آرمیچر آزاد می شود. از این رو تماس ها به موقعیت اصلی خود باز می گردند.

رله های تایمر

تایمرهای تاخیری نمونه ای از رله های تایمر هستند. آن ها به گونه ای ساخته شده اند که کنتاکت ها در مدت کوتاهی پس از روشن شدن سیم پیچ کار می کنند.

کنتاکتورها

کنتاکتورها برای سوئیچ موتورهای الکتریکی، خازن ها، بارهای روشنایی و سایر کاربردهای پرقدرت که رله نمی تواند از عهده آن ها برآید استفاده می شود. اصل کار کنتاکتورها مانند رله هاست. کنتاکتورها طوری طراحی شده اند که جریان بیشتری را نسبت به رله ها منتقل کنند. آن ها برای کاهش قوس الکتریکی ایجاد شده در هنگام سوئیچینگ بارهای جریان بالا، لوله های قوس الکتریکی طراحی شده اند.

در همین رابطه بخوانید: اجزای تابلو برق فشار ضعیف

رله ماشین ابزار

اینها برای کنترل منطقی در ماشین آلات استفاده می شوند. رله ماشین ابزار رله های الکترومکانیکی با تعداد زیادی کنتاکت هستند. آن ها در حال حاضر منسوخ شده اند و با PLC جایگزین می شوند.

رله های اضافه بار

رله اضافه بار برای محافظت از موتورهای الکتریکی در برابر اضافه بار و تلفات فاز استفاده می شود. آن ها می توانند از نوع الکترونیکی یا حرارتی باشند. رله‌های اضافه بار الکترونیکی از مدارهای الکترونیکی و CT برای سنجش جریان جریان به موتور استفاده می‌کنند، در حالی که نوع حرارتی دارای نوارهای دو فلزی است که وقتی جریان جریان از آن‌ها از حد تعیین‌شده فراتر رود، تغییر شکل می‌دهند.

رله نشتی زمین

رله نشتی زمین یا رله خطای زمین (ELR) برای محافظت از دستگاه یا مدار در برابر خطاهای زمین و انسان در برابر شوک الکتریکی استفاده می شود. این نشت جریان به زمین را حس می کند و به جداسازی ایمن مدار یا دستگاه کمک می کند. کنتاکت های آن ها به مدار تریپ یک قطع کننده مدار متصل است. ELR به محض اینکه جریان نشتی از مقدار از پیش تعیین شده عبور کند و مدارشکن را باز کند، مدار تریپ را فعال می کند.

طبقه بندی بر اساس AC/DC

جدای از طبقه بندی های فوق، رله ها نیز بر اساس نوع ولتاژ کاری که باید به سیم پیچ عرضه شود به عنوان رله های DC و AC طبقه بندی می شوند که بر اساس ساختار به عنوان رله های مهر و موم، لولایی، پیستون و غیره طبقه بندی می شوند.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: قوس الکتریکی یا آرک چیست؟

رله Buchholz

رله بوخهولتز یک رله فعال با روغن است. این تجهیز منبع ورودی را بر اساس سطح روغن داخل آن قطع می کند. همچنین به سرعت به جریان غیرعادی روغن از مخزن اصلی ترانسفورماتور به محافظ روغن پاسخ می دهد. این یک تجهیز حفاظتی و نظارتی نه تنها برای ترانسفورماتورها بلکه برای چوک های غوطه ور در روغن با محافظ روغن است. این ترانسفورماتور را از اتصال کوتاهی که در داخل مخزن اصلی رخ می دهد محافظت می کند. در این رابطه می توانید به مدار کلید روغنی چیست مراجعه کنید.

پیکربندی تماس رله

پیکربندی تماس رله معمولاً به عنوان “مکانیسم رله” شناخته می شود. مکانیسم های تماس عمدتاً به سه طبقه بندی می شوند:

1. تماس NC
2. تماس NO
3. تماس انتقال

چگونه از رله در مدار استفاده کنیم؟

همانطور که در بخش اساس کار گفته شد، رله ها دارای دو بخش هستند: یکی سیم پیچ و دیگری قسمت تماس. می توان آن را با اعمال ولتاژ در سیم پیچ آن کنترل کرد. بیایید مداری بسازیم که می توان از آن برای تعویض لامپ هر زمان که چیزی به آن نزدیک شد استفاده کرد. در اینجا ما از حسگر مجاورت برای حس کردن اجسام نزدیک استفاده می کنیم. هر گاه چیزی به سنسور نزدیک شود، مدار را می بندد و جریان را به سیم پیچ می دهد. ولتاژ کاری سیم پیچ آن 24VDC است که همانند سنسور مجاورت و ولتاژ لامپ 230VAC می باشد.

در مدار فوق، هرگاه جسمی به سنسور نزدیک شود، 24VDC از منبع در سراسر سیم پیچ رله اعمال می شود. جریانی از سیم پیچ می گذرد، مغناطیسی می شود و کنتاکت ها بسته می شوند. بنابراین، لامپ می درخشد. وقتی جسم از حسگر مجاورتی دور می‌شود، هدایت آن متوقف می‌شود و سیم‌پیچ مغناطیسی‌زدایی می‌شود و کنتاکت‌ها به موقعیت اصلی خود بازمی‌گردند. جریان جریان به لامپ قطع می شود و لامپ روشن نمی شود.

خلاصه مقاله

رله ها طیف وسیعی از کاربردها را دارند، از ماشین لباسشویی در خانه گرفته تا سیستم های مخابراتی در ایستگاه فضایی بین المللی، آن ها را می توان در همه جا یافت. در زیر چند کاربرد کلیدی ذکر شده است:

1. در مدارهای الکترونیکی و لوازم خانگی برای جداسازی مدارهای ولتاژ پایین یا DC از مدارهای AC ولتاژ بالا استفاده می شوند.
2. بخش اساسی سیستم های اتوماسیون فرآیندهای صنعتی هستند.
3. در ترکیب با PLC ها برای کنترل فرآیند استفاده می شوند.
4. یکی از اجزای کلیدی در کابینت اتوماسیون هستند.
5. برای سیگنال دهی و کنترل در شبکه های راه آهن استفاده می شود.
6. در مدارهای مرکز کنترل موتور برای سوئیچینگ موتور، حفاظت و همچنین کنترل.
7. در پست کمپکت و مراکز توزیع نیروی برق جهت تشخیص عیوب مختلف و راه اندازی کلید برق.

نکات مهم در انتخاب رله مناسب

هنگام انتخاب رله برای هر برنامه، عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند.

• ولتاژ اسمی: ولتاژی که سیم پیچ برای کار در آن طراحی شده است.
• توان نامی: توان مصرفی سیم پیچ در دمای معمولی اتاق.
• رتبه تماس: ظرفیت حمل جریان و رتبه بندی ولتاژ کنتاکت های آنها
• مکانیسم تماس: تعداد مخاطبین مورد نیاز و پیکربندی تماس (NO/NC/تغییر).
• حفاظت از محیط زیست: میزان آب بندی مورد نیاز یعنی اینکه آیا پوشش خارجی رله ضروری است یا خیر؟

ساخت تابلو برق صنعتی با بهترین متریال

اگر به دنبال خرید تابلو برق صنعتی فشار ضعیف و فشار متوسط هستید، هم اکنون با کارشناسان آداک بهین نیرو تماس گرفته و دستگاه مورد نظر خود را سفارش دهید. به پشتوانه سال ها تجربه درخشان و همکاری با صدها شرکت و مجتمع بزرگ در سطح منطقه ای، کشوری و بین المللی، مفتخر به اجرای پروژه شما به صورت صفر تا صد خواهیم بود. برای استعلام قیمت ساخت تابلو برق کد زیر را اسکن نموده و یا با مشاوران ما تماس حاصل فرمایید.