انواع رله:

قطعات در صنعت الکترونیک
رله یک سوئیچ الکترونیکی که تحت کنترلسایر مدارات الکترونیکی باز و بسته می شود. در اصل سوئیچ با یک آهنربایمغناطیسی برای باز و بسته کردن یک یا چند اتصال عمل می کند. این وسیلهتوسط "جوزف هنری" (Joseph Henry) در سال 1835 اختراع شد. چون رله می تواندمدار خروجی پر قدرتی را نسبت به مدار ورودی کنترل کند می توان آنرا بهعنوان نوعی تقویت کننده در نظر گرفت.
محتویات
1- عملیات
2- انواع رله
2-1- Latch
2-2- Reed
2-2-1- Mercury-wetted
2-3- Polarized
2-4- Machine tool
2-5- Contactor
2-6- Solid state contactor
2-7- Buchholz
2-8- Forced-guided contacts
2-9- Solid-state
2-10- Overload protection
3- قطب و لولا
4- کاربردها                    
5- انتخاب یک رله
6- رله حفاظتی
7- رله جریان بالا
8- منابع
عملیات
وقتی جریان از سیم پیچ عبور می کند، میدان مغناطیسی حاصله یک میله فلزی راکه به طور مکانیکی به یک اتصال متصل شده است، را جذب می کند. این حرکتموجب اتصال یا قطع یک اتصال با یک اتصال ثابت می شود. وقتی جریان قطع میشود، میله فلزی با نیروی تقریبی نصف قدرت میدان مغناطیسی به محل اولیه خودبر می گردد. معمولا این نیرو توسط یک فنر (spring) تامین می شود، البته ازنیروی گرانش (gravity) نیز در موتورهای استارتر صنعتی ممکن است استفادهشود. اغلب رله ها برای عملیات سریع ساخته می شوند. در کاربردهای ولتاژپائین، کاهش نویز دارای اولویت بیشتری است و در کاردهای ولتاژ بالا کاهشقوس الکتریکی اولویت بیشتری دارد.
اگر انرژی سیم پیچ توسط DC تامین شود، خیلی اوقات یک دیود به دوسر سیم پیچمتصل می شود تا انرژی حاصل از میدان مغناطیسی را به هنگام قطع مصرف و یابه عبارتی پراکنده کند، که می تواند یک ضربه ولتاژ باشد و به سایر قسمتهایمدار ضربه بزند. اگر سیم پیچ برای کار با AC طراحی شده باشد، یک حلقه مسیدر انتهای سیم پیچ، تابیده می شود. این حلقه(shading ring) یک جریان غیرهم فاز تولید می کند که کشش میله فلزی را در سیکلهای AC افزایش می دهد.یعنی هنگامی که جریان AC مقدار مینیمم خود را دارد این سیم با یک اختلاففاز نسبت به آن دارای مقداری جریان است که می تواند میله را به سمت سیمپیچ نگه دارد و در غیر این صورت میله در هر سیکل از سیم پیچ جدا و دوبارهمتصل می شود و موجب ضربه زدن به سایر قسمتهای مدار می شود.
به تشابه با عملیات کارکرد رله مغناطیسی، خواهید دید که در رله های حالتجامد از تریستور یا سایر سوئیچهای حالت جامد استفاده می شود. برای رسیدنبه ایزولاسیون الکتریکی از(light-emitting diode) یعنی LED با یکترانزیستور نوری استفاده می شود.
انواع رله
Latching relay
این رله دو حالته(bistable) است. بعضی مواقع آنها را "Keep Relay" نیز مینامند. وقتی جریان قطع می شود، رله در حالت قبلی خود باقی می ماند. اینعملیات توسط یک سیم پیچی استوانه ای، یک ضامن و بادامک و یا در حالت دیگربا دو سیم پیچ متقابل با یک فنر یا یک آهنربای دائمی و در حالتی دیگر توسطیک هسته با پسماند مغناطیسی (remnant core) برای نگه داشتن میله فلزی درجای خود هنگامیکه جریان قطع است، صورت می گیرد. در مثال ضامن و بادامک، باپالس اول رله روشن و با پالس بعدی خاموش می شود. در مثال دو سیم پیچ، پالسبه یک سیم پیچ رله را روشن و با دادن پالس به رله متقابل (مخالف) رلهخاموش می شود. این نوع رله دارای این مزیت است که توان را فقط در لحظهسوئیچ مصرف می کند و در حالت قبلی خود با توان ثابت خروجی باقی می ماند.
Reed relay
این رله دارای دسته ای اتصالات داخل خلاء یا لوله شیشه ای پر شده از گازبی اثر است، که از اتصالات در مقابل فساد تدريجى در اثر مجاورت با هوا(atmospheric corrosion) حفاظت می کند. اتصالات با میدان مغناطیسی حاصل ازسیم پیچ که دور لوله بسته شده، بسته می شوند. این رله ها دارای سرعتبیشتری نسبت به رله های معمول هستند.
Mercury-wetted relay
این رله نیز نوعی Reed Relay است که اتصالات آن به جیوه آغشته شده(mercury-wetted) است. اینچنین رله هائی برای سوئیچ کردن سیگنالهائی باولتاژ پائین(یک ولت یا کمتر) به کار می روند استفاده می شوند، زیرا دارایمقاومت کم در اتصالات هستند. همچنین بدلیل جلوگیری جیوه از پرش های زائد،در شمارنده های سرعت بالا و وسایل زمان سنجی نیز کاربرد دارد. این رله بهموقعیتش حساس است(position-sensitive) و باید به طور عمودی نصب شود تادرست کار کند. بدلیل سمیت و هزینه جیوه مایع، این نوع رله ها بندرت برایتجهیزات جدید استفاده می شوند.

Polarized relay
رله قطبی میله فلزی را بین قطبهای یک آهنربای دائم قرار می دهد تا حساسیترا افزایش دهد. رله های قطبی در اواسط قرن 21 در ارتباطات تلفنی برایآشکار سازی پالسهای ضعیف و تصحیح اعوجاج تلگرافی استفاده می شد. قطبها رویپیچهائی قرار داشتند که تکنسین ها می توانستند آنها را برای حساسیت بالاتنظیم کنند و سپس یک مقدار بایاس را برای جریان بحرانی به آنها اعمال میکردند که رله باید با آن کار کند.
Machine tool relay
این رله ها برای کنترل صنعتی ماشینها، ماشینهای انتقال و کنترل ترتیبیاستاندارد شده اند. این رله با تعداد بسیاری اتصال مشخص می شود(بعضی مواقعدر میدانهای مغناطیسی) که به راحتی از حالت نرمال باز به حالت نرمال بستهتبدیل می شوند. دارای سیم پیچهای قابل تعویض آسان است و ضریب شکلی(formfactor) که قابلیت نصب تعداد زیادی از آنها را در یک پانل را میسر میسازد. اگر چه این رله ها زمانی ستون فقرات اتوماسیون صنعتی را در مونتاژاتومبیل بودند ولی امروزه با کنترل کننده های منطقی برنامهپذیر(programmable logic controller) در کاربردهای کنترل ترتیبی جایگزینشده اند.
Contactor relay
این رله یک رله جريان قوى (heavy-duty relay) است که برای سوئیچینگموتورهای الکتریکی و بارهای روشنائی استفاده می شود. در جریانهای بالااتصالات از نقره خاص ساخته می شوند. قوسهای الکتریکی نا خواسته، موجباکسید شدن اتصالات می شوند ولی! اکسید نقره هنوز یک هادی خوب است. چنینوسایلی اغلب برای استارتر موتورها استفاده می شوند. موتور استارتر() یککنتاکتور با یک وسیله محافظ جریان زیاد است.
Solid state contactor relay
این رله نیز یک رله جريان قوى البته حالت جامد (heavy-duty solid staterelay) به همراه یک دفع کننده حرارتی(heat sink) می باشد و در گرم کنندههای الکتریکی، موتورهای الکتریکی کوچک و بارهای روشنائی کاربرد دارد، کهدر آنها به دوره های روشن و خاموش مکرر نیاز است. در آنها هیچ قسمت متحرکیبرای داشتن سایش و یا اتصال پرشی برای لرزش وجود ندارد. آنها با سیگنالهایکنترل AC یا DC از سوی کنترلرهای منطقی برنامه پذیر (PLCs)، کامپیوتر هایشخصی (PCs) ، منابع منطقی ترانزیستور - ترانزیستور(TTL=Transistor-transistor logic) و سایر کنترلهای میکروپروسسور فعال می شوند.

یک رله Solid State Contactor برای 25 یا 40 آمپر


Buchholz relay
این رله یک حسگر مطمئن برای انباشت گاز در ترانسفورما& #1578;ورهایبزرگ است که در روغن شناورند، که هنگامیکه تجمع گاز به آهستگی شروع شود،هشدار می دهد و در صورتی که گاز به سرعت در روغن ترانسفورما& #1578;ورتولید شود، ترانسفورما& #1578;ور را قطع می کند.
Forced-guided contacts relay
در این رله اتصالات رله ای وجود دارند که به صورت مکانیکی به یکدیگر متصلهستند که هنگامیکه سیم پیچ تحریک و یا بی انرژی می شود همه آنها به سمتیکدیگر حرت می کنند. اگر یک دسته از این اتصالات از حرکت بیافتند، اتصالاتدیگر رله همان رله نمی توانند حرکت کنند. کاربرد این رله توانائی چک کردنحالت رله ها را میسر می سازد. این رله ها با نامهای دیگری از قبیل"positive-guided contacts"، "captive contacts"، "locked contacts"و"safety relays" نیز شناخته می شوند.
Solid-state relay
رله حالت جامد (SS یک عنصر الکترونیکی نیمه هادی است که کاری شبیه رلهالکترومکان& #1740;کی را انجام می دهد ولی هیچ عضو متحرکی ندارد ودارای طول عمر بلند مدتی است. با SSR ها، روی هر ترانزیستور آنها ولتاژکوچکی می افتد. مجموع این ولتاژها جریانی را که یک SSR می دهد را محدود میکند. با ترانزیستور های پیشرفته تر، SSR های با جریان بالا می توانندجریانهای 100 تا 1200 آمپر را تامین کند، که هم اکنون به صورت تجاری قابلدسترس هستند.

یک SSR
Overload protection relay
یک نوع از رله های حفاظت بار زیاد به همراه یک عنصر یا المان حرارتی بهطور سری با موتور کار می کند. گرمای ایجاد شده توسط جریان موتور یک نوارباریک دو فلزی را برای رها کردن یک فنر برای اتصال استفاده می شود. اینرله در معرض محیطی شبیه به محیط موتور قرار دارد.
قطب و لولا

"C" یعنی مشترک (Common)
از وقتیکه رله ها به عنوان سوئیچ به کار رفتند، لغات و اصطلاحات آنها رانیز به خود گرفتند، بر اساس این طبقه بندی، رله ها می توانند یکی از انواعزیر باشند:
SPST:که مخفف Single Pole Single Throw و به معنی یک قطب و یک لولا میباشد. این فقط دو ترمینال دارد که می توانند به خاموش و روشن سوئیچ شوند.در مجموع به همراه سیم پیچ چهار ترمینال وجود دارد.
SPDT: که مخفف Single Pole Double Throw و به معنی یک قطب و دو لولا(حالت) است. این مورد یک ردیف از سه ترمینال دارد. یک ترمینال (مشترک) بیندو قطب دیگر سوئیچ می کند. در مجموع به همراه سیم پیچ پنج ترمینال وجوددارد.
DPST: که مخفف Double Pole Single Throw و به معنی دو قطب و یک لولا است.در این رله دو جفت ترمینال وجود دارد. معادل(در حکم) دو SPST کار می کندولی با یک سیم پیچ و در مجموع به همراه سیم پیچ شش ترمینال دارد. اینپیکره بندی ممکن است مانند DPNO باشد.
DPDT: که مخفف Double Pole Double Throw و به معنی دو قطب و دو لولا است.در این رله دو ردیف ترمینال دو حالته است. معادل دو SPDT بوده که با یکسیم پیچ کار می کند و در مجموع به همراه سیم پیچ هشت ترمینال دارد.

نمای یک DPDT در مورد AC
QPDT: که مخفف Quadruple Pole Double Throw بوده و به معنی چهار قطبی و دولولائی است و گاهی اوقات Quad Pole Double Throw نیز گفته می شود. معادلچهار SPDT بوده و با یک سیم پیچ کار می کند و در مجموع به همراه سیم پیچچهارده ترمینال دارد.
اتصالات می توانند در حالتهای باز(NO)، بسته(NC) و یا وسط (CO) باشند.
NO یا "Normally-open" مدار را هنگامیکه رله فعال است، متصل می کنند و درهنگامی که رله غیر فعال است، مدار را قطع می کند. همچنین به چنین وضعیتی"فرم اتصال A" یا "make" نیز می گویند. فرم اتصال A برای کاربردهای کهنیاز دارند منابع جریان بالا و با توان بالا را توسط کنترل از راه دورسوئیچ کنند، ایده آل است.
NC یا "Normally-closed" مدار را هنگامیکه رله غیر فعال است، متصل می کنندو در هنگامی که رله فعال است، مدار را قطع می کند. همچنین به چنین وضعیتی"فرم اتصال B" یا "break" نیز می گویند. فرم اتصال B برای کاربردهائی ایدهآل هستند که نیاز دارند هنگامیکه رله فعال است قطع بمانند.
CO یا "Change-over" دو مدار را کنترل می کند: یک NO و یک NC ، با ترمینالمشترک "C". همچنین به چنین وضعیتی "فرم اتصال C" یا "transfer" نیز میگویند.
کاربردها ;
رله ها استفاده می شوند در (برای):
•   کنترل مدارهای ولتاژ بالا با یک سیگنال فشار ضعیف، مانند بعضی مودمها،
•   کنترل مدارهای جریان بالا با یک سیگنال جریان ضعیف، مانند سیم پیچ استارتر یک اتومبیل،
•   آشکار سازی و ایزوله سازی خطاها در خطوط انتقال و توزیع، با باز و بسته کردن مدارهای شکسته شده (رله های محافظ)
•   ایزوله سازی مدار فرمان از مدار اصلی، هنگامیکه در پتانسیل های مختلفهستند، مثلا کنترل شبکه اصلی برق توسط یک سوئیچ ولتاژ پائین. اخیرا اغلبشبکه ها توسط یک قسمت ولتاژ پائین با سیم های ولتاژ پائین و آسان برای نصبدر تابلو ها و قابل حمل، کنترل می شوند.
•   انجام توابع منطقی. برای مثال، تابع بولی AND را می توان با یرس قراردادن یک رله در حالت NO تحقق بخشید، یا تابع بولی OR با موازی قرار دادنآن. با قرار دادن رله در حالت CO تابع بولی XOR را خواهید داشت. توابعNAND و NOR نیز با قرار دادن رله در حالت NC قابل تحقق هستند.
•   پیاده سازی تابع تاخیر زمانی. رله می تواند تنظیم شود تا با تاخیرمشخصی اتصالات را قطع یا برقرار نماید. یک تاخیر کوتاه(کسری از ثانیه) بااستفاده از یک صفحه مسی بین میله فلزی و تیغه است. جریان جاری در دیسکبرای لحظه ای کوتاه میدان مغناطیسی را در خود حفظ می کند و بسته شدن را بهتاخیر می اندازد. برای تاخیر های بیشتر (تا یک دقیقه) ، از یک ضربه گیراستفاده می شود. ضربه گیر یک پیستون پر شده از یک سیال است که باعث رهائیکند میله فلزی می شود. دوره زمانی می تواند بر اساس افزایش و کاهش نرخحرکت پیستون متفاوت باشد. برای زمانهای بلندتر از یک تایمر چرخ دنده ایساعتی و مکانیکی استفاده می شود.

یک رله یزرگ قدیمی با تعداد زیادی اتصال
استفاده در سیستم سوئیچ تلفنی قدیمی
انتخاب یک رله
انتخاب یک رله مناسب برای کاربری خاص مستلزم ارزیابی فاکتورهای مختلفی است:
•   تعداد و نوع اتصالات - NC یا NO و یا CO
•   در مورد CO دو نوع وجود دارد. این مدل رله می تواند از دو طریق ساختهشود."Make before Break" و "Break before Make" . مثلا سوئیچ تلفن قدیمیاز حالت Break before Make استفاده می کند، بنابر این اتصال تا وقتی شمارهگیری موفق نباشد، هزینه ای را به همراه نخواهد داشت. راه آهن هنوز از آنهابرای کنترل تقاطع ها استفاده می کند.
•   توان اتصال - رله های کوچک در آمپرهای پائین سوئیچ می کنند، رله هایبزرگ برای 3000 آمپر ارزیابی می شوند، برای جریانهای DC یا AC.
•   ولتاژ نامی اتصالات - رله های کنترلی عادی دارای ولتاژ نامی 300VAC یا600VAC ، نوع خودکار آن 50VDC و رله های مخصوص ولتاژ بالا در حدود 15,000Vهستند.
•   ولتاژ سیم پیچ - رله های ماشین ابزار معمولا با 24VAC یا 120VAC ،جعبه سوئیچها 125V یا 250VDC، و بالاخره سوئیچهای حساس که با جریانهای درحد کمتر از میلی آمپر کار می کنند.
•   محفظه - باز بودن ، ایمنی در مقابل لمس، ضد انفجار، در هوای آزاد، مقاومت از هم پاشیدن روغن و ...
•   نصب - سوکت ها، برد دو شاخه ها، نصب ریلی، نصی تابلوئی، تابلوی سراسری، محفظه برای نصب روی دیوار یا تجهیزات و...
•   زمان سوئیچ - کجا سرعت بالا مورد نیاز است؟
•   اتصالات خشک(Dry) - وقتی سوئیچینگ با سیگنالهای سطح پائین باشد، مواد خاصی برای اتصالات مورد نیاز است. نظیر روکش طلا
•   حفاظت اتصالات - خنثی کردن قوس الکتریکی در مدارهای با القاء بالا
•   حفاظت سیم پیچ - خنثی کردن نوسانات شدید ولتاژ به هنگام سوئیچ جریان سیم پیچ
•   ایزولاسیون بین مدار سیم پیچ و اتصالات
•   تست مقاومت انتشار یا هوا فضا، نوع خاصی از "تضمين كيفيت" (Quality Assurance)
•   متعلقات - نظیر تایمرها، اتصالات کمکی، چراغهای راهنما، دکمه های تست و ...
•   تست تنظیم
•   جریانهای ; مزاحم ناشی از پیوستگی مغناطیسی بین سیم پیچ مجاور رله روی برد مدار چاپی
رله حفاظتی
رله محافظ یک دستگاه پیچیده الکترومکان& #1740;کی است، اغلب با بیشتراز یک سیم پیچ و طراحی شده برای محاسبه شرایط کاری روی یک مدار الکتریکی وقطع کننده مدار وقتی اشتباهی رخ دهد. بر خلاف نوع کلیدی رله با ولتاژآستانه و زمان کارکرد غیر مشخص(یا به سختی ثابت)، رله های محافظ دارایمنحنیهای با تقریب خوب، قابل انتخاب و نسبت - زمان به جریان -(یا سایرپارامترهای کاری) خوبی هستند. چنین رله هائی بسیار خوب ساخته می شوند، بااستفاده از آرایه های دیسکهای القائی، آهنرباهای قطب پوشیده، سیم پیچهایعملیات و توقف، عملگرهای سلونوئیدی، اتصالات شبیه رله تلفن و شبکه هایتغییر فاز این کار صورت می گیرد تا به رله اجازه دهند تا به جریانهایبالا، ولتاژهای بالا، برگشت توان، فرکانس بالا و پائین پاسخ دهد. یک خطانتقال مهم یا واحد تولید باید یک اطاقکهای خصوصی البته با نشان مخصوصوسایل الکترومکان& #1740;کی مخصوص برای محافظت داشته باشند. هر کداماز کارائی های حفاظتی در دسترس برای یک رله باید با شماره وسیله استانداردstandard ANSI Device Numbers)ANSI ) مشخص شوند. برای مثال اگر له ایکارائی 51 را دارد باید یک رله حفاظتی جریان بالای زمان بندی شده باشد.
طراحی و تئوری این وسیله محافظ قسمت مهمی از آموزش یک مهندس الکترونیک استکه در رشته سیستمهای قدرت کار می کند. امروزه این وسیله ها تقریبا به کلی- در طراحیهای جدید - با الات دقیق بر اساس میکرو پروسسورها جایگزین شدهاند که با اجداد الکترومکان& #1740;کی خود با دقت و راحتی کار خودرقابت می کنند. با ترکیب کردن چندین کارائی در یک مورد، رله های عددی(شمارشی) در هزینه های سرمایه و نگهداری بسیار مقرون به صرفه تر هستند. بههر حال به علت طول عمر طولانی رله های الکترومکان& #1740;کی، دههاهزار از این "نگهبانان خاموش" هنوز از خطوط انتقال و وسایل الکتریکی درتمام جهان محافظت می کنند.


رله جریان بالا
این رله نوعی رله محافظ به شما می رود. شماره طراحی وسیله ANSI آن 50(برای یک جریان بالای لحظه ای) یا "" و 51 (برای جریان بالای زمانی) یا ""می باشد. در کاربردهای عادی رله های جریان بالا برای محافظت جریان بالااستفاده می شوند که به یک ترانسفورما& #1578;ور جریان متصل و برای کارکردن در (بالای) سطح جریان مشخصی می باشند. وقتی رله کار می کند، یک یاچند اتصال کار خواهند کرد و سیم پیچ مدار قطع کننده را تحریک می کنند ومانع از قطع شدن مدار می گردند.
منابع

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: