رله چیست و مهم‌ترین کاربردهای آن کدام است؟

رله چیست؟

اکسترودری را در نظر بگیرید با دو سیکل گرم‌کاری و خنک‌کاری. می‌خواهیم دما به ۲۰۰ درجه برسد. اگر دما از حد مطلوب بالاتر برود، باید سیستم گرمایش (المنت‌ها) را خاموش کرده و فن‌ها را وارد مدار کنیم تا دما به تعادل برسد. از تجهیزی به‌ نام رله‌ برای اضافه کردن فن‌ها به مدار استفاده می‌کنیم.

رله (Relay) تجهیزی است که بین دو یا چند نقطه اتصال الکتریکی برقرار می‌کند. متداول‌ترین و پرکاربردترین رله، رله الکترومکانیکی یا  Electromechanical Relay) EMR) است. به زبان ساده، رله دقیقاً مانند کنتاکتور، زمانی که برق دریافت کند، کنتاکت‌ آن باز یا بسته می‌شود. با باز و بسته شدن کنتاکت‌های رله، مدار قطع و وصل می‌شود.

اگر با کنتاکتور آشنا نیستید، مقاله «کنتاکتور چیست؟» را بخوانید.

شکل ۱- رله

کاربردهای رله

از مهم‌ترین کاربردهای رله، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱. مدارهای فرمان و رله‌تکنیک برای ایجاد منطق کنترلی

۲. سیستم‌های کنترل روشنایی

۳. تابلوهای رله‌تکنیک به عنوان کنتاکت کمکی

۴. راه‌اندازی فن‌های کم‌مصرف

۵. راه‌اندازی آلارم‌ها و آژیرها

۶. به عنوان ایزولاتور و واسط بین PLC و کنتاکتورها در تابلوهای PLC

ساختمان داخلی رله

شکل۲- اجزای رله

مطابق شکل ۲ اصلی‌ترین بخش‌های یک رله عبارتند از:

• بوبین
• کنتاکت بسته (NC)
• کنتاکت باز (NO)
• پایه COM
• تیغه فلزی
• نگهدارنده (در بعضی رله‌ها، نگهدارنده با یک فنر همراه است)

عملکرد رله

در حالت عادی و بدون تحریک رله، پایه COM به کنتاکت NC متصل است. وقتی از طریق عبور جریان از سیم‌پیچ‌ها، بوبین را تحریک می‌کنیم:

۱. هسته بوبین مگنت می‌شود؛

۲. وقتی هسته خاصیت مغناطیسی پیدا کند، تیغه فلزی را به خود جذب می‌کند؛

۳. با جذب تیغه فلزی، پایه COM به کنتاکت NO متصل می‌شود.

شکل۳- عملکرد رله

برای دسته‌بندی رله‌ها از منظر نوع تیغه‌ باید با دو مفهوم آشنا شوید.
Pole: در لغت به معنای قطب است. این مفهوم، تعداد کلیدهای درون رله را مشخص می‌کند.
Throw: در لغت به معنی مسیر و راه است. تعداد مدارهایی که هر قطب کنترل می‌کند، با این مفهوم مشخص می‌شود.

شکل ۴- Pole و Throw

انواع رله‌ها بر اساس تعداد Pole و Throw

رله‌ها بر اساس تعداد Pole و Throw به چهار دسته تقسیم می‌کنیم:

۱. SPST: رله SPST) Single Pole Single Throw) یک Pole و یک Throw دارد. طبق تعریفِ Throw، این رله فقط یک مدار را کنترل می‌کند. 

شکل ۵- SPST

۲. SPDT: رله SPDT) Single Pole Double Throw) یک Pole و دو Throw دارد. این رله یکی از معروف‌ترین انواع رله‌ها است. 

شکل ۶- SPDT

۳. DPST: رله DPST) Double Pole Single Throw) دو Pole و یک Throw دارد. دو Pole این رله به صورت هم‌زمان حرکت می‌کنند.

شکل ۷- DPST

۴. DPDT: رله DPDT) Double Pole Double Throw) دو Pole و دو Throw دارد. دو Pole این رله به صورت هم‌زمان حرکت می‌کنند. معروف‌ترین کاربرد آن، استفاده برای کنترل جهت موتور (معکوس کردن قطب) است.

شکل ۸- DPDT

نکته: دسته‌بندی بر اساس دو مفهوم Pole و Throw در کلیدها هم وجود دارد.

نکات مهم درباره تیغه‌های رله 

به نظر شما یک رله چند پایه دارد؟ آیا فرمول خاصی برای محاسبه تعداد تیغه‌های باز و بسته رله وجود دارد؟ برای یافتن پاسخ این سوالات، قسمتی از فصل سوم دوره برق صنعتی ماهر را ببینید.

نوع نصب رله (بُرد رله و سوکت ریلی)

رله‌ها به دو صورت در مدار نصب می شوند: ۱. بُرد رله و ۲. سوکت ریلی

برد رله

بُرد رله (Relay Board) ورودی‌ها و خروجی‌های مختلف را بدون سیم‌کشی‌های پیچیده متصل می‌کند. در تابلوهای PLC معمولاً از بُرد رله استفاده می‌شود. بُردها بسیار مقرون به صرفه‌ هستند.

شکل ۹- برد رله

سوکت ریلی

وقتی می‌خواهیم رله را به صورت تکی و جداگانه روی ریل‌های تابلو نصب کنیم، از سوکت ریلی استفاده می‌کنیم. سوکت‌های ریلی برای ایجاد فاصله فیزیکی بین رله‌ها هم گزینه خوبی است.

شکل ۱۰- سوکت ریلی

نحوه سیم‌کشی رله به PLC

فرض کنید می‌خواهید PLC را از طریق رله به کنتاکتور متصل کنید. با فرمان PLC، موتور متصل به کنتاکتور وارد مدار خواهد شد. در این سناریو نقش کنترلی بر عهده PLC است و تنها به یک تیغه باز نیاز خواهید داشت. پس نیازی به رله با پایه‌های زیاد نیست. 

گام‌های اتصال PLC به کنتاکتور با رله‌ واسط، مطابق شکل ۱۱، به صورت زیر است:

۱. A1 و A2 بوبین رله را به PLC متصل کنید؛

۲. فاز R را به پایه COM رله وصل کنید؛

۳. باید کنتاکت NO رله به A1 بوبین کنتاکتور و A2 بوبین کنتاکتور به نول وصل شوند؛

۴. از اتصال کنتاکتور به موتور اطمینان حاصل کنید.

اگر با PLC آشنا نیستید، مقاله «PLC چیست؟ مزایا و انواع مختلف PLC» را بخوانید.

شکل ۱۱- اتصال موتور و کنتاکتور به PLC با رله واسط

یک سوال:

به نظر شما چرا باید بین کنتاکتور و  PLC از رله استفاده کنیم؟ به این سوال در کامنت‌ها پاسخ دهید.

نحوه انتخاب رله

انتخاب رله به عوامل مختلفی وابسته است. در ادامه به مهم‌ترین عوامل دخیل در انتخاب رله اشاره خواهیم داشت.

۱. نوع برند: یکی از معروف‌ترین برندهای رله در ایران، برند فیندر (Finder) است.

۲. ولتاژ کاری: رله‌ها هم در حالت AC و هم در حالت DC موجود هستند و سطح ولتاژهای مختلفی هم دارند.

۳. میزان ولتاژ تحریک: ۵، ۱۲، ۲۴، ۴۸، ۱۰۰ و ۲۷۰ ولت، میزان ولتاژهای تحریک در رله‌ها هستند.

۴. تعداد ترمینال‌ها یا کنتاکت‌ها: تعداد کنتاکت‌ها با توجه به تعداد المان‌هایی که می‌خواهید کنترل کنید، تعیین می‌شود.

۵. جریان رله: رایج‌ترین مقدار آمپر در رله‌ها ۵، ۶، ۸، ۱۰، ۱۲، ۱۶ و ۲۵ آمپر است. 

۶. نوع محفظه و بسته‌بندی رله: این پارامتر با توجه به محیط نصب انتخاب می‌شود.

۷. فضای تابلو برق: در نظر گرفتن حجم و فضای موجود در تابلو برق پارامتر مهمی در انتخاب رله است. 

۸. دمای محیط: باید توجه داشت که در دمای بالای محیط، جریان کمتری از رله عبور می‌کند.

۱۰. قیمت: با توجه به نوسانات قیمت‌ها، این پارامتر، در انتخاب رله‌ها تاثیرگذار است. 

شباهت رله، کلید و کنتاکتور

اگر با کنتاکتورها و کلیدها آشنا باشید، می‌دانید که هر دوی این تجهیزات، مشابه رله، برای قطع و وصل مدار استفاده می‌شوند. پس تفاوت‌ها آن‌ها چیست؟ از کدام تجهیز استفاده کنیم؟ در ادامه تفاوت‌های این دو تجهیز را با رله‌ها بررسی می‌کنیم.

تفاوت رله و کنتاکتور

کنتاکتور و رله‌ عملکرد مشابهی دارند. کنتاکت‌های هر دوی این تجهیزات با دریافت برق، باز یا بسته می‌شوند، اما تفاوت‌های بسیاری بین این دو تجهیز وجود دارد. تفاوت‌های آن‌ها را در جدول زیر می‌بینید.

جدول ۱- مقایسه کنتاکتور و رله

شکل ۱۲- رله (تصویر سمت چپ) و کنتاکتور (تصویر سمت راست)

تفاوت رله و کلید

رله و کلید هر دو برای قطع و وصل مدار هستند، اما آیا همه ویژگی‌های کلید و رله یکسان است؟ خیر! موارد زیر سه تفاوت مهم این دو تجهیز هستند:

۱. رله را می‌توان از راه دور کنترل کرد، اما این قابلیت در کلیدها وجود ندارد. 

۲. رله‌ را بر خلاف کلید می‌توان از دو نقطه کنترل کرد.

۳. ایمنی رله‌ از کلید بیشتر است.

شکل ۱۳- رله (تصویر سمت چپ) و کلید (تصویر سمت راست)

برندهای رله و قیمت‌های موجود در بازار

رله‌های فیندر و پارس‌فانال مشهورترین رله‌های موجود در بازار ایران در تاریخ نگارش این مقاله (۱۴۰۱/۰۹/۰۹) هستند. قیمت این محصولات از ۱۰۰ هزار تومان تا ۱ میلیون تومان متغیر است.

جمع‌بندی

در این مقاله رله را شناختید و با کاربردها، عملکرد و ساختار داخلی آن آشنا شدید. اکنون می‌دانید برای اتصال PLC به کنتاکتور، چگونه از یک رله کمک بگیرید و رله را بر اساس چه معیارهایی انتخاب کنید. این نکات فقط بخشی از دوره آموزش برق صنعتی ماهر است، برای آموختن ۰ تا ۱۰۰ برق صنعتی به این دوره مراجعه کنید.