رله چیست؟ کاربرد رله در صنعت و نحوه ی کارکرد آن

در دنیای مدرن برق و الکترونیک، تجهیزاتی وجود دارند که با وجود ظاهر ساده ‌شان، نقشی حیاتی در عملکرد سیستم‌ های بزرگ ایفا میکنند. رله (Relay) یکی از همین اجزای کوچک اما بسیار حیاتی است. اگر به دنبال آشنایی کامل با رله برق، انواع رله، کاربردهای آن در صنعت و خانه، و نحوه کارکرد آن هستید، در ادامه با ما همراه باشید تا با زبان ساده و مثال ‌های واقعی، همه چیز را درباره رله الکتریکی و الکترومکانیکی بدانید.

معرفی رله و اهمیت آن در سیستم ‌های برق

رله یک سوئیچ الکتریکی است که با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی یا الکترونیکی، مدارهای دیگر را کنترل می‌ کند. به زبان ساده نوعی کلید الکتریکی سریع یا بی‌درنگ است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌ شود. روش کنترل باز و بسته شدن این کلید الکتریکی به شکل های مختلف مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، الکترو استاتیک و… می ‌باشد.

رله دو پایه نرمال بسته و نرمال باز و دو پایه سیم پیچ و یک پایه com دارد. این تجهیز معمولاً از یک کویل مغناطیسی، یک یا چند کنتاکت و اجزای مکانیکی یا نیمه‌ هادی ساخته شده است. رله‌ ها معمولاً زمانی استفاده می ‌شوند که بخواهیم یک مدار جریان بالا را با یک جریان پایین کنترل کنیم.

چرا رله ‌ها اهمیت دارند؟ (اهمیت و کاربردها)

رله ‌ها در طیف وسیعی از تجهیزات و صنایع به کار می‌ روند. برخی از کاربردهای رایج آن ‌ها عبارتند از:

کاربردهای خانگی:

• در سیستم‌ های تهویه مطبوع (HVAC)
• در ماشین لباسشویی و یخچال
• برای کنترل روشنایی هوشمند

کاربردهای صنعتی:

• اتوماسیون صنعتی و کنترل خطوط تولید
• سیستم‌ های حفاظتی و ایمنی (مانند حفاظت اضافه‌ بار)
• کنترل موتورهای الکتریکی و پمپ ‌ها

کاربردهای خودرویی:

• راه ‌انداز استارت خودرو
• کنترل شیشه ‌بالابر، چراغ‌ ها و بوق

با این تفاسیر، رله‌ ها مانند مغز متفکر سیستم ‌های کنترلی عمل می‌ کنند و بدون آن ‌ها، کنترل خودکار بسیاری از فرایند ها غیر ممکن میشود.

انواع رله

رله ‌ها بسته به نوع ساختار داخلی و نحوه عملکردشان به چندین دسته تقسیم می‌ شوند. هر نوع رله برای کاربرد خاصی طراحی شده و مزایا و محدودیت ‌های خود را دارد. در ادامه به مهم ‌ترین انواع رله برق اشاره می‌ کنیم:

رله الکترومکانیکی (Electromechanical Relay)

رله الکترومکانیکی یکی از رایج ‌ترین و قدیمی ‌ترین انواع رله‌ ها است که عملکرد آن بر پایه اصول الکترومغناطیس و اجزای مکانیکی انجام می ‌شود. در این رله، زمانی که ولتاژ مشخصی به سیم ‌پیچ آن اعمال می ‌شود، میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث جذب یک اهرم فلزی یا زبانه متحرک می ‌شود. این حرکت مکانیکی منجر به جا به ‌جایی کنتاکت‌ ها (پلاتین ‌ها) شده و در نتیجه مدار خروجی باز یا بسته میگردد. با قطع ولتاژ از سیم ‌پیچ، یک فنر داخلی یا خاصیت برگشت ‌پذیری مکانیکی، کنتاکت‌ ها را به حالت اولیه باز می‌ گرداند.

رله ‌های الکترومکانیکی می‌ توانند تک‌کنتاکت (SPDT) یا چندکنتاکت (DPDT)و غیره باشند و در انواع مختلف با ولتاژ تحریک متفاوت (مثلاً ۵، ۱۲ یا ۲۴ ولت DC یاAC ) در دسترس هستند. این رله ‌ها به دلیل سادگی ساخت، هزینه پایین و قابلیت کنترل بارهای بالا در بسیاری از کاربردهای صنعتی، خودرویی و خانگی استفاده می ‌شوند.

رله الکترونیکی (Solid State Relay – SSR)

این رله‌ ها برخلاف رله ‌های الکترومغناطیسی از قطعات نیمه‌رسانا (مانند ترایاک ‌ها و دیودها) برای عملکرد خود استفاده می ‌کنند و به همین دلیل هیچ‌ گونه قسمت متحرک ندارند. این ویژگی باعث می ‌شود که این رله ‌ها عمر طولانی ‌تری داشته باشند و سرعت عملکرد آن ‌ها بالاتر باشد.

رله زمانی (Time Delay Relay)

رله ‌های زمانی برای اعمال تأخیر در قطع یا وصل مدار طراحی شده ‌اند. این رله‌ ها معمولاً در سیستم ‌هایی که نیاز به تأخیر دارند، مانند روشن شدن موتور یا فعال شدن سیستم ‌های مختلف، کاربرد دارند.

رله حرارتی (Thermal Relay)

رله‌ های حرارتی برای حفاظت از مدارها در برابر اضافه ‌بار حرارتی طراحی شده ‌اند. این رله ‌ها معمولاً در سیستم ‌هایی که به دلیل افزایش جریان ممکن است داغ شوند، استفاده می ‌شوند و در صورتی که دما از حد مشخصی فراتر رود، مدار را قطع می ‌کنند.

رله جریان (Overcurrent Relay)

این رله ‌ها برای حفاظت از مدار در برابر جریان اضافه طراحی شده ‌اند. زمانی که جریان از حد مجاز فراتر رود، رله به سرعت مدار را قطع می‌ کند تا از آسیب به دستگاه ‌ها و تجهیزات جلوگیری شود.

رله فشار (Pressure Relay)

این رله ‌ها در سیستم ‌هایی که نیاز به کنترل فشار دارند، استفاده می ‌شوند. به ‌عنوان مثال، در سیستم ‌های هوای فشرده یا هیدرولیک برای کنترل فشار و جلوگیری از نوسانات فشار استفاده می ‌شوند.

رله ولتاژ (Voltage Relay)

رله‌ های ولتاژی برای حفاظت از مدار در برابر نوسانات ولتاژ استفاده می ‌شوند. این رله‌ ها ولتاژ مدار را بررسی کرده و در صورتی که ولتاژ از حد مشخصی بالا یا پایین رود، مدار را قطع می ‌کنند.

رله شنت (Shunt Relay)

رله ‌های شنت برای حفاظت از مدارهای سری استفاده می ‌شوند. این رله ‌ها به‌طور خاص برای حفاظت از مدار در برابر جریان ‌های ناخواسته طراحی شده ‌اند و معمولاً در شبکه ‌های توزیع برق به کار می ‌روند.

رله خودکار (Auto Relay)

این رله‌ ها به‌طور خودکار و بدون دخالت اپراتور عمل می ‌کنند. در مواقعی که سیستم نیاز به عمل خاصی داشته باشد (مثلاً قطع و وصل مدار به‌طور خودکار)، رله خودکار وارد عمل می ‌شود.

رله نوری (Photoelectric Relay)

این نوع رله ‌ها به‌طور خاص برای کاربردهایی که نیاز به اندازه‌ گیری یا کنترل نور دارند، طراحی شده ‌اند. به ‌عنوان مثال، در سیستم ‌های روشنایی خودکار یا در حسگرهای نوری به کار می ‌روند.

این ‌ها تنها برخی از انواع رله ‌ها هستند. انتخاب نوع رله بستگی به نیازهای خاص مدار یا سیستم دارد و برای هر کاربرد ممکن است نوع خاصی از رله مناسب ‌تر باشد.

نحوه کارکرد رله ‌ها

رله‌ ها معمولاً از یک سیم‌ پیچ و یک یا چند کنتاکت تشکیل شده ‌اند. زمانی که ولتاژ یا جریان مناسب به سیم ‌پیچ اعمال می ‌شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می ‌شود که باعث حرکت یک قطعه متحرک (مانند یک اهرم یا کنتاکت) می ‌شود. این حرکت موجب باز یا بسته شدن کنتاکت‌ ها شده و در نتیجه جریان الکتریکی در مدار قطع یا وصل می ‌شود.

در رله‌ های الکترونیکی، به‌جای قطعات مکانیکی، از قطعات نیمه‌ رسانا برای کنترل جریان استفاده می‌ شود. این رله ‌ها به‌ واسطه پالس ‌های الکتریکی عمل می ‌کنند و سرعت عملکرد بسیار بالاتری دارند.

کاربردهای رله در برق صنعتی

رله‌ ها در صنعت برق نقش بسیار مهمی در کنترل، حفاظت و اتوماسیون مدارها ایفا می ‌کنند. یکی از مهم ‌ترین کاربردهای آن ‌ها در سیستم ‌های حفاظتی است؛ رله ‌ها با تشخیص شرایط غیرعادی مانند اضافه ‌جریان، اتصال کوتاه یا افت ولتاژ، باعث فعال شدن کلیدهای قطع ‌کننده مدار می ‌شوند و از تجهیزات حساس در برابر آسیب‌ های احتمالی محافظت می ‌کنند.

در اتوماسیون صنعتی نیز رله‌ ها برای روشن و خاموش کردن موتورهای الکتریکی، پمپ ‌ها، فن ‌ها و سایر تجهیزات الکتریکی بر اساس فرمان ‌های کنترلی استفاده می‌ شوند. این رله ‌ها ممکن است به ‌صورت دستی، خودکار یا توسط برنامه ‌های PLC کنترل شوند.

سیستم ‌های کنترل زمان ‌بندی هم به‌شدت وابسته به رله ‌های زمانی هستند. به عنوان مثال، در کارخانه ‌هایی که مراحل تولید نیاز به وقفه ‌های زمانی مشخص دارند، از رله ‌های تایمر برای تنظیم زمان دقیق عملکرد دستگاه ‌ها استفاده می ‌شود.

یکی دیگر از کاربردهای مهم رله ‌ها در سیستم ‌های کنترل روشنایی و تهویه است. این رله ‌ها با دریافت سیگنال از حسگرها یا تایمرها، مدار روشنایی یا تهویه را کنترل می‌ کنند. در سیستم ‌های هوشمند نیز رله ‌ها نقش واسطی بین حسگرها و عملگرها دارند.

در پست ‌های برق و تابلوهای توزیع، رله ‌ها برای نظارت بر جریان، ولتاژ، توان و دیگر پارامترهای الکتریکی به ‌کار می ‌روند و در صورت بروز هرگونه اختلال، فرمان قطع به کلیدها داده می ‌شود.

به‌طور کلی، رله ‌ها در صنعت برق وظیفه اصلی‌شان ایجاد یک لایه حفاظتی هوشمند و قابل کنترل برای مدارهای قدرت و کنترل است و بدون وجود آن‌ ها، عملکرد ایمن و قابل اعتماد تجهیزات برقی ممکن نخواهد بود.

نحوه کار رله چگونه است؟

رله با استفاده از یک جریان الکتریکی کوچک، یک مدار دیگر را که معمولاً دارای ولتاژ یا جریان بالاتری است، کنترل می‌ کند. این وسیله معمولاً شامل یک سیم ‌پیچ، یک هسته آهنی، کنتاکت ‌های متحرک و ثابت و یک فنر برگشت‌ دهنده است. زمانی که به سیم ‌پیچ رله ولتاژ اعمال می ‌شود، جریان از آن عبور کرده و یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌ کند. این میدان مغناطیسی باعث جذب یک قطعه فلزی متحرک (اهرم یا زبانه) می ‌شود که با حرکت آن، کنتاکت ‌ها جا به‌ جا می ‌شوند و مدار دوم را قطع یا وصل می ‌کنند.

وقتی ولتاژ از سیم ‌پیچ برداشته شود، میدان مغناطیسی از بین می ‌رود و فنر داخلی، کنتاکت ‌ها را به حالت اولیه باز میگرداند. در نتیجه، رله میتواند بدون تماس دستی، فقط با دریافت یک سیگنال ضعیف، دستگاه‌ های الکتریکی قوی ‌تری را روشن یا خاموش کند. این مکانیزم پایه در رله ‌های الکترومکانیکی است، اما در رله‌ های الکترونیکی یا SSR ، این فرایند به‌صورت تماماً الکترونیکی و بدون قطعات متحرک انجام می ‌شود.

تفاوت رله و کنتاکتور چیست؟

رله و کنتاکتور هر دو برای کنترل قطع و وصل جریان در مدارهای الکتریکی استفاده می ‌شوند، اما تفاوت‌ هایی در ساختار، کاربرد و ظرفیت آن ‌ها وجود دارد. رله‌ ها معمولاً برای کنترل مدارهای با جریان و ولتاژ پایین ‌تر به‌کار می‌ روند و اغلب در مدارهای کنترلی و الکترونیکی استفاده می ‌شوند. در حالی که کنتاکتورها برای قطع و وصل بارهای سنگین ‌تر مانند موتورهای سه ‌فاز، پمپ ‌ها و سیستم ‌های صنعتی طراحی شده ‌اند.

یکی از تفاوت ‌های اصلی، ظرفیت جریان قابل تحمل آن‌ها است. کنتاکتورها توانایی عبور جریان ‌های بالا (ده ‌ها تا صدها آمپر) را دارند، در حالی که رله ‌ها معمولاً در جریان‌ های پایین ‌تر (زیر 20 آمپر) به ‌کار می ‌روند.

از نظر ساختار داخلی نیز، کنتاکتورها معمولاً دارای کنتاکت ‌های کمکی و سیستم ‌های قوس‌گیر هستند که هنگام قطع جریان زیاد از آسیب به کنتاکت ‌ها جلوگیری می‌ کنند. اما رله ‌ها فاقد این ویژگی ‌ها هستند و برای قطع جریان‌ های سنگین مناسب نیستند.

همچنین کنتاکتورها قابلیت تحمل قطع و وصل مکرر در بارهای قدرتی را دارند، ولی رله‌ ها ممکن است در چنین شرایطی سریع ‌تر فرسوده شوند. به ‌علاوه، در سیستم‌ های اتوماسیون صنعتی، کنتاکتورها اغلب با تجهیزاتی مانند بیمتال و تایمر ترکیب می ‌شوند، در حالی که رله ‌ها معمولاً به‌ صورت مستقل یا در مدارهای کنترلی به‌ کار می ‌روند.

در نهایت، کنتاکتورها به‌دلیل وظایف سنگین ‌تر، ابعاد بزرگ‌تری نسبت به رله‌ ها دارند و در تابلوهای برق صنعتی به ‌وضوح قابل تشخیص ‌اند.

نتیجه ‌گیری

رله‌ ها ابزارهای حیاتی در بسیاری از سیستم‌ های الکتریکی و الکترونیکی به شمار می ‌روند. با توجه به نوع سیستم و نیازهای مختلف، انتخاب رله مناسب می ‌تواند تأثیر زیادی در کارایی و ایمنی مدار داشته باشد. در این مقاله، با انواع رله ‌ها، کاربردها و مزایا و معایب آن ‌ها آشنا شدیم. برای استفاده بهینه از رله ‌ها، لازم است که ویژگی ‌های هر نوع رله را بر اساس شرایط و نیاز سیستم ‌های مختلف در نظر گرفت.

اگر به دنبال خرید رله با کیفیت بالا و قیمت مناسب هستید، فروشگاه بانک صنعت بهترین گزینه برای شماست. با پشتیبانی فنی تخصصی، ضمانت اصالت، و ارسال سریع، خیالتان از خرید راحت خواهد بود.

همین حالا با ما تماس گرفته و مدل مناسب رله مورد نیازتان را سفارش دهید.