انواع رله ها
- مغناطیسی
- مکانیکی
- حرارتی
- الکترو استاتیک
بطور معمول در رله ها دارای سه پایه هستند. مانند :
- com یا پایه ی مشترک
- معمولی باز (Normally Open)
- معمولی بسته(Normally Close)
شماتیک رله الکترومکانیکی یک سیم پیچ کنترل را نشان می دهد ، چهار تیغه معمولاً باز و یک تیغه معمولی بسته
اساس طراحی و عملکرد رله
یک رله الکترومغناطیسی ساده شامل یک سیم پیچ (Coil) اطراف یک هسته ی آهنی، یک یوغ آهنی که برای ایجاد یک میدان شار مغناطیس یک میله آهنی متحرک و یک یا مجموعه تیغه می شود. میله آهنی متحرک به یوغ وصل شده و بصورت مکانیکی به یک یا چند تیغه متصل است. این میله توسط یک فنر تا زمانی که رله خاموش است در محل خود نگه داشته می شود. به محض فعال شدن سیم پیج یک شکاف هوا در مدار مغناطیسی ایجاد می شود، در این حالت یکی از دو مجموعه کنتاکت ها باز و مجموعه دیگر بسته می شوند. هنگامی که جریان الکتریکی از آرمیچر رله عبور می کند یک میدان مغناطیس ایجاد می شود که آرمیچر را فعال می کند. در این هنگام میله ی آهنی متحرک از روی کنتاکت های بسته برداشته و به تیغه های باز میچسبد.
هنگامی که بوبین رله غیر فعال شود مجددا کنتاکت ها بسته شده و اتصالات به حالت اولیه خود بر میگردد. معمولا نیروی لازم جهت برگشت کنتاکت های رله به حالت اولیه خود توسط یک فنر تامین می شود. اکثر رله ها برای عملکرد سریع تولید می شوند. این امر در کاربردهای ولتاژ های پایین باعث کاهش نویز می شوند و در ولتاژ یا جریان بالا جرقه یا قوس الکتریکی را کاهش می دهد. اگر رله در حالت حرکت به ویژه بار راکتیو باشد ممکن است مشکلی مشابه جریان های افزایشی در اطراف کنتاکت های خروجی رله وجود داشته باشد.در این حالت یک مدار اسنابر (snubber) در سراسر کنتاکت ها میتواند موج را جذب کند.
کاربرد انواع مواد تیغه
مواد تیغه ها برای رله ها بسته به کاربرد متفاوت است. موادی که مقاومت کمی در کنتاکت دارند ممکن است در معرض هوا اکسیده شوند ، یا ممکن است به جای تمیز شدن هنگام باز شدن بچسبند (خال بزنند). مواد تیغه ها ممکن است برای مقاومت الکتریکی کم ، استحکام بالا برای تحمل در برابر عملیات مکرر یا ظرفیت بالا برای استقامت در برابر حرارت قوس، بهینه سازی شود. در مواردی که مقاومت بسیار کم مورد نیاز است ، یا ولتاژهای ناشی از حرارت پایین مطلوب است ، ممکن است از تیغه های روکش طلا به همراه پالادیوم و سایر فلزات نیمه گرانبها غیر اکسید کننده استفاده شود.
کارکرد رله
برای تغییر سیگنال از کنتاکت های نقره ای استفاده می شود. رله های خیس شده با جیوه با استفاده از یک فیلم نازک و تجدید پذیر از جیوه مایع ساخته شده اند ، مدارها را می سازند و می شکنند. برای تعویض رله های با قدرت آمپری بیشتر مانند کنتاکتور مدار موتور ، تیغه ها با مخلوطی از نقره و اکسید کادمیوم ایجاد می شود که مقاومت تیغه کم و مقاومت بالا در برابر حرارت قوس الکتریکی را ایجاد می کند. کنتاکت های مورد استفاده در مدارهای حامل امتیاز یا صدها آمپر ممکن است شامل ساختارهای اضافی برای اتلاف گرما و مدیریت قوس تولید شده در هنگام قطع مدار باشد. برخی از رله ها دارای تیغه های قابل تعویض میدان هستند ، مانند رله های ابزار ماشین خاص. ممکن است هنگام فرسودگی جایگزین شوند یا بین حالت باز و معمولاً بسته تغییر داده شوند تا تغییرات در مدار کنترل شده امکان پذیر باشد.
یک رله گهواره ای کوچک که اغلب در لوازم الکترونیکی استفاده می شود. اصطلاح "گهواره" به شکل آرمیچر رله اشاره دارد
کاربرد رله ها
- رله ها در هر جایی که لازم باشد مدارهای با قدرت بالا یا ولتاژ بالا را با مدار قدرت پایین کنترل کنند ، به ویژه هنگامی که جداسازی گالوانیک مطلوب است ، استفاده می شوند.
- اولین کاربرد رله ها در خطوط طولانی تلگراف بود ، جایی که سیگنال ضعیف دریافت شده در ایستگاه میانی می توانست یک کنتاکت را کنترل کرده و سیگنال را برای انتقال بیشتر بازسازی کند.
- دستگاه های ولتاژ بالا یا جریان بالا را می توان با سیم کشی ولتاژ کم و سوئیچ های کنترلر، کنترل کرد. عملگرها را می توان از مدار ولتاژ بالا جدا کرد.
- دستگاه های کم مصرف مانند ریزپردازنده ها می توانند رله ها را برای کنترل بارهای الکتریکی فراتر از قابلیت درایو مستقیم خود هدایت کنند.
- در خودرو ، یک رله استارت اجازه می دهد تا جریان زیاد موتور میل لنگ را با سیم کشی کوچک و کنتاکت ها در کلید احتراق کنترل کند.
- استفاده از رله ها برای کنترل منطقی سیستم های سوئیچینگ پیچیده مانند مبادلات تلفنی توسط کلود شانون مورد مطالعه قرار گرفت ، که کاربرد جبر بولی برای طراحی مدار رله را در تجزیه و تحلیل نمادین مدارها و سوئیچینگ رسمیت بخشید.
- رله ها می توانند عملیات اساسی منطق ترکیبی بولی را انجام دهند. به عنوان مثال ، تابع AND بولی با اتصال کنتاکت های رله معمولاً باز به صورت سری ، و تابع OR با اتصال موازی مخاطبین معمولاً باز ، محقق می شود.
- تایع معکوس گر یک ورودی منطقی را می توان با یک تماس معمولاً بسته انجام داد. رله ها برای کنترل سیستم های خودکار برای ماشین آلات و خطوط تولید مورد استفاده قرار گرفتند. زبان برنامه نویسی Ladder اغلب برای طراحی شبکه های منطقی رله استفاده می شود.
- رایانه های الکترومکانیکی اولیه مانند ARRA ، Harvard Mark II ، Zuse Z2 و Zuse Z3 از رله ها برای ثبت منطق و کار استفاده می کردند. با این حال ، استفاده از دستگاه های الکترونیکی سریعتر و آسان تر است.
- از آنجا که رله ها بسیار مقاوم تر از نیمه هادی ها در برابر تشعشعات هسته ای هستند ، از آنها در منطق های ایمنی بسیار مهم استفاده می شود ، مانند پانل های کنترل ماشین آلات حمل و نقل زباله های رادیواکتیو، از رله های حفاظتی الکترومکانیکی برای تشخیص اضافه بار و سایر خطاها در خطوط برق با باز و بسته شدن قطع کننده های مدار استفاده می شود.