رله چیست؟ | معرفی انواع رله، نحوه عملکرد و کاربردها

در بسیاری از سیستم‌های صنعتی، عملیات باید در توالی دقیقی اجرا شوند؛ برای مثال در یک کارخانه، موتور روغن کاری باید ۱۰ دقیقه پیش از موتور اصلی روشن شود. تجهیزی که این هماهنگی را با دقت بالا ممکن می‌سازد، رله نام دارد. رله قطعه‌ای است که با یک جریان یا ولتاژ کوچک، مدارهای بزرگ‌تر را کنترل می‌کند؛ از روشن و خاموش کردن ماشین آلات صنعتی گرفته تا فعال سازی سیستم های امنیتی خانگی. حضور رله در بیش از ۹۰ درصد تجهیزات برقی نشان می‌دهد این قطعه کوچک، نقشی حیاتی در دنیای برق و اتوماسیون دارد. در ادامه، ساختار و انواع رله را بررسی می‌کنیم.

رله چیست؟

فرض کنید می‌خواهید یک موتور ۲۲۰ ولت را با یک میکروکنترلر ۵ ولتی روشن کنید، بدون این‌که این دو مدار مستقیما به هم وصل شوند. این دقیقا کاری است که رله انجام می‌دهد. رله قطعه ای الکترومکانیکی است که از یک سیم پیچ، یک هسته آهنی و چند کنتاکت تشکیل شده و مانند یک کلید عمل می‌کند؛ با این تفاوت که به‌جای دست، جریان الکتریکی آن را باز و بسته می‌کند. به همین شکل، رله می‌تواند دو بخش از یک مدار را که ولتاژهای متفاوتی دارند، بدون اتصال فیزیکی مستقیم به هم مرتبط کند.

همین منطق در کنترل دما هم دیده می‌شود. در یک دستگاه اکسترودر با دو سیکل گرمایش و خنک کاری، وقتی دما از حد تعیین‌شده (مثلا ۲۰۰ درجه) بالاتر برود، رله المنت‌های گرمایشی را خاموش و فن‌های خنک کننده را وارد مدار می‌کند تا دما به تعادل برسد. به همین دلیل، رله در بسیاری از سیستم‌های صنعتی و خانگی نقش واسطه‌ای هوشمند میان مدار کنترلی و مدار قدرت را بازی می‌کند.

رله چگونه فرمان می‌دهد؟ وظیفه آن دقیقا چیست؟

هسته‌ی عملکرد رله در سه پایه‌ی اصلی آن خلاصه می‌شود: COM (مشترک)، NO (عادی باز) و NC (عادی بسته). سیم فاز دستگاه به پایه‌ی COM متصل می‌شود و سپس بسته به نوع فرمانی که نیاز دارید، مسیر ادامه‌ی فاز از یکی از دو پایه‌ی دیگر عبور می‌کند. نول دستگاه همچنان مستقیماً به برق شهری وصل می‌ماند و در مسیر کلیدزنی رله دخالتی ندارد.

با این چیدمان، رله دو نوع فرمان متفاوت ایجاد می‌کند:

• فرمان مستقیم (اتصال به NO): تا زمانی که سیم‌پیچ رله بی‌برق است، مسیر قطع است. به‌محض برقراری ولتاژ کنترلی، کنتاکت بسته می‌شود و دستگاه روشن می‌شود. مناسب حالتی است که می‌خواهید تجهیز، هم‌زمان با فرمان، فعال شود.
• فرمان معکوس (اتصال به NC): در حالت عادی، مسیر برقرار و دستگاه روشن است. با اعمال ولتاژ کنترلی، کنتاکت باز شده و دستگاه خاموش می‌شود. مناسب حالتی است که تجهیز باید به‌طور پیش‌فرض فعال بماند و فقط در شرایط خاص قطع شود (مثل مدارهای ایمنی).

انتخاب بین NO و NC، رفتار پیش فرض سیستم را در لحظه‌ی قطع برق کنترلی تعیین می‌کند. نکته‌ای که در طراحی مدارهای حفاظتی اهمیت زیادی دارد!

آشنایی با انواع رله

رله‌ها بر اساس ساختار و کاربردشان به دسته‌های متفاوتی تقسیم می‌شوند. در ادامه، شناخته‌شده‌ترین آن‌ها را مرور می‌کنیم.

رله حرارتی

از دو فلز غیرهم‌جنس ساخته شده که با عبور جریان و افزایش دما، یکی از آن‌ها خم می‌شود؛ همین خمش، سیگنالی مثل روشن‌شدن چراغ سبز چای‌ساز یا قرمز اتو را فعال می‌کند.

رله مغناطیسی

نقشی حفاظتی دارد و در بروز نوسان یا اتصالی، جریان را قطع می‌کند تا پس از عادی‌شدن شرایط، دوباره وصل شود؛ از این نظر عملکردی شبیه فیوز دارد، هرچند تفاوت‌های مهمی با آن دارد.

رله کنترل فاز

برای محافظت از الکتروموتورها در برابر عیوب فاز به کار می‌رود و از بروز آسیب به موتور در شرایط غیرعادی برق جلوگیری می‌کند.

رله سنجشی

امکان تعیین آستانه‌ی جریان مجاز را می‌دهد؛ برای مثال اگر روی ۵ آمپر تنظیم شود، عبور از این حد باعث قطع جریان می‌شود.

رله زمانی

قطع یا وصل شدن جریان را بر اساس یک بازه‌ی زمانی از پیش تعیین‌شده کنترل می‌کند.

رله جهت یاب

توان برگشتی به دستگاه را تشخیص می‌دهد و آن را کنترل می‌کند.

رله حالت جامد (SSR)

به‌دلیل نداشتن قطعات متحرک، سرعت کلیدزنی بالا و طول عمر طولانی‌تری نسبت به رله‌های الکترومکانیکی دارد و در بسیاری از کاربردهای صنعتی پرکاربرد است.

سایر انواع رله

علاوه بر موارد بالا، انواع دیگری از رله نیز در بازار وجود دارند، از جمله: رله هوشمند روشنایی، رله دوبل، رله بوخهلتس، رله صوت، رله بلوتوث، رله فشار، رله دما و رطوبت، رله دوربین، رله رادیویی، رله کلید لمسی هوشمند، رله رنگ، رله برق، رله فاصله‌سنج، رله سیستم اعلام حریق و رله سیستم تهویه هوا.

نقش رله در تابلوی برق

تابلو برق، مغز فرمان‌دهی یک سیستم الکتریکی است؛ جایی که تصمیم روشن یا خاموش‌شدن هر تجهیز، پیش از رسیدن به مصرف‌کننده، شکل می‌گیرد. در این میان، رله یکی از پرتکرارترین قطعات داخل تابلو محسوب می‌شود، چون امکان کنترل مدارهای قدرت را با سیگنال‌های کم‌توان از تجهیزات فرمان (مثل PLC، سنسور یا کلید فشاری) فراهم می‌کند، بدون این‌که این دو مدار مستقیماً به هم متصل شوند.

اشاره ای کوتاه به تفاوت بین رله و کنتاکتور

رله برای جریان‌های کم (معمولاً چند آمپر) و مدارهای فرمان طراحی شده، در حالی‌که کنتاکتور برای کلیدزنی جریان‌های بالا (مثل راه‌اندازی موتورهای صنعتی) و دارای کنتاکت‌های قوی‌تر برای تحمل قوس الکتریکی است.

در پایان برسی 0 تا 100 رله

رله، با وجود ظاهر ساده‌اش، نقشی کلیدی در کنترل و ایمنی سیستم‌های الکتریکی ایفا می‌کند. از راه‌اندازی زنجیره‌وار موتورها در خطوط صنعتی گرفته تا کنترل دمای یک اکسترودر یا فرمان‌دهی به تجهیزات خانگی، رله همان واسط هوشمندی است که مدارهای کم‌توان را به مدارهای پرقدرت وصل می‌کند، بدون نیاز به اتصال فیزیکی مستقیم. تنوع بالای انواع رله، از حرارتی و مغناطیسی گرفته تا حالت جامد و زمانی، نشان می‌دهد این قطعه برای هر کاربرد خاصی طراحی متناسب خود را دارد.

در تابلوی برق نیز، رله هم نقش فرمان‌دهی و هم نقش حفاظتی بازی می‌کند؛ و همین‌جاست که تفاوتش با کنتاکتور اهمیت پیدا می‌کند: رله برای مدارهای فرمان با جریان کم، و کنتاکتور برای کلیدزنی جریان‌های بالا در مدارهای قدرت. شناخت درست این تفاوت، اولین قدم در انتخاب صحیح تجهیزات برای هر پروژه‌ی برقی است.

سوالات متداول مربوط به رله