رله الکترومکانیکی چیست و چه کاربردهایی برای آن وجود دارد؟

مقدمه

   همانطور که در مقاله  مشخصات الکتریکی رله کدامند؟ در سایت لیان  الکتریک  خواندیم، رله در واقع قطعه ای است که در پاسخ به ولتاژی خاص، بین دو یا چند نقطه اتصال الکتریکی برقرار می کند. پرکاربردترین و متداول ترین  نوع رله الکتریکی؛ رله مکاترونیکی یا EMR می باشد.

کاربرد اصلی رله الکترومکانیکی:

    اصلی ترین عمل برای هر تجهیز، روشن(ON) خاموش کردن(Off) آن است. ساده ترین راه انجام این کار، استفاده از کلید و سوئیچ ها برای ایجاد وقفه در مسیر رسیدن انرژی منبع الکتریکی به مدار است. با وجود کاربرد سوئیچ ها (کلید ها) در کنترل  مدار، اما استفاده از آن ها معایبی نیز دارد. بزرگترین اشکال آن ها قطع و وصل به صورت فیزیکی است. همچنین، اندازه کلیدهای مورد استفاده نسبتا بزرگ می باشد، کُند عمل می کنند و تنها قابلیت کلیدهای جریان الکتریکی کم را دارند. رله ها و خروجی های درایو کنترل دور

تعریف کلی رله الکتریکی:

  رله های الکتریکی در اصل کلیدهایی هستند که عملکرد آن ها الکتریکی است و در شکل ها، اندازه ها وتوان های مختلفی در جهت کاربردهای مختلفی به کار گرفته می شوند. همچنین رله  ها می توانند یک یا چند کنتاکت در یک بسته با توان بالا باشند که برای ولتاژهای بالا یا کاربرد های سوئیچینگ جریان به کار گرفته می شوند که در این حالت کنتاکتور(Contactor) نامیده  می شوند. انواع خطاها که هنگام تعمیرات اینورتر اشنایدر میبینیم، کدام هستند؟

   در این مطلب اصول اساسی عملکرد رله  الکترومکانیکی را مورد بررسی قرار می دهیم که  در کنترل موتور و مدارهای رباتیک استفاده  می گردد. این نوع رله در مدارهای کنترل یا سوئیچینگ الکترونیکی و الکتریکی به کار می روند و مستقیماً بر روی بردهایPBC نصب می گردند یت به شکل مجزا قرار می گیرند و جریان های بار از مقدار کسری از یک آمپر تا بالاتر از 20 آمپر سوئیچ می کنند. البته مدار رله در کاربردهای الکترونیکی مشابه است. مزیت استفاده از رله حفاظتی دوال پاور چیست؟

اجزای تشکیل دهنده رله  و نحوه کارکرد آن:

  همانطور که  از نام رله های الکترومکانیکی پیداست، قطعات الکترومغناطیسی هستند که با  اعمال یک سیگنال کنترل الکتریکی ولتاژ پایین DC یا  ACدر ترمینال های رله، شار مغناطیسی تولید و به نیروی مکانیکی کششی تبدیل می نمایند. با این کار کنتاکت های الکتریکی درون رله را از کنترل می کنند و از کار می اندازند. رایج ترین نوع رله های الکترومکانیکی شامل یک کویل یا سیم پیچ انرژی دهنده به نام مدار اولیه (primary winding) است که به دو هسته ای آهنی پیچانده شده است.

  هسته آهنی شامل یک بخش ثابت با نام یوغ (yoke) و یک فنر متحرک به نام آرمیچر (Armature)است که در مدار میدان مغناطیسی را با بستن فاصله هوایی بین سیم پیچ الکتریکی آرمیچر متحرک کامل می کنند. آرمیچر به شکلی تعبیه شده که در صورت  بسته شدن مسیر میدان مغناطیسی می تواند آزادانه حرکت کند و کنتاکت های الکتریکی را ببندد. بین یوغ و آرمیچر معمولاً یک یا چند فنر اتصال ایجاد کرده اند که  کنتاکت ها را به شکل بدون انرژی، یعنی حالتOFF ، بازنشانی می کند. تابلو برق و نمایشگرها (بخش دوم)

انواع کنتاکت های موجود در رله چگونه کنار هم قرار می گیرند؟

  در رله ساده، دو مجموعه کنتاکت هادی الکتریکی وجود دارد. رله ممکن است در حالت عادی باز(Normally open) یا در حالت بسته(Normally close) باشد. یک جفت از کنتاکت ها معمولا باهم تماسی ندارند و به عنوان NO شناخته می شوند. یا NC هستند یعنی باهم تماس دارند. در وضعیت NO، کنتاکت ها فقط زمانی بسته می شوند که جریان مدار برقرار شود و کنتاکتها را به سمت سیم پیچ القایی جذب کند. کاهش اعوجاج هارمونیکی کلی به کمک درایو کنترل دور

  در موقعیت NC وقتی جریان میدان قطع باشد، کنتاکت ها در وضع عادی خود قرار دارند و به شکل دائم بسته هستند. عبارت های در حالت عادی باز و در حالت عادی بسته مربوط به وضعیت  کنتاکت های الکتریکی است و زمانی گفته می شود که سیم پیچ بدون انرژی است یا به عبارتی منبع ولتاژ به سیم پیچ رله متصل نیست. آرایش اجزای کنتاکت ها در شکل زیر مشخص است.

 اصول کار کنتاکت های رله الکتریکی:

 کنتاکت های رله، رساناهایی الکتریکی از جنس فلز می  باشند که، عیناً مانند یک سوئیچ یا کلید، با همدگیر تماس برقرار کرده و مدار را کامل می کنند و اجازه عبور جریان از آن را  می دهند. زمانی که کنتاکت ها باز هستند، مقاومت بینشان بسیار بزرگ و در محدوده مگااهم قرار دارد. در این حالت، یک حالت مدار باز شکل گرفته و جریانی از مدار نمی گذرد. راه اندازی دو فاز کنترل راه انداز نرم بخش اول

  زمانی که کنتاکت ها بسته باشند، مقاومت تماسی صفر شده و شرایط اتصال کوتاه برقرار می گردد. البته همیشه این شرایط مهیا نیست. زمانی که همه کنتاکت ها بسته شوند، همانند ترانزیستورهای میدانی مقدار کمکی مقاومت تماسی دارند که مقاومت هدایت یا ON نامیده می شود.

  در یک رله جدید، مقاومت ON بسیار کوچک و معمولاً کمتر از 0.2 اهم می باشد؛ زیرا سر کنتاکت ها نو و تمیز است، اما با گذشت زمان مقاومت  آن ها افزایش خواهد یافت.  برای مثال، چنانچه کنتاکت‌ها جریانی ۱۰ آمپری از خود عبور دهند، آن‌گاه افت ولتاژ آن‌ها مطابق قانون اهم برابر با .2*10

 ولت خواهد بود که اگر ولتاژ منبع تغذیه 12ولت باشد، آن‌گاه ولتاژ بار 12-10=2 ولت است. وقتی کنتاکت‌ها ضعیف شوند، و اگر در حضور بارهای القایی و خازنی به درستی حفاظت انجام نگیرد، نشانه‌هایی از جرقه زدن در مدار وجود خواهد داشت. نکاتی در رابطه با سیم کشی تابلو برق

   این آرک یا جرقه زدن بین کنتاکت‌ها سبب افزایش مقاومت دو سر کنتاکت و آسیب رسیدن به آن خواهد شد. در این موارد، اگر سر کنتاکت‌ها در این وضعیت جرقه بمانند، در هم ذوب شده و سبب اتصال کوتاه در مدار میگردند.

حال اگر مقاومت کنتاکت به دلیل آرک به یک اهم افزایش یافته باشد، افت ولتاژ کنتاکت‌ها برای جریان بار مشابه حالت قبل به 1*10=10V افزایش می‌یابد. این افت ولتاژ بزرگ کنتاکت‌ها برای مدارها، به ویژه اگر در ولتاژ ۱۲ یا ۲۴ ولت عمل کنند، پذیرفته نیست و در نتیجه باید رله معیوب را تعویض نمایید.

  برای کاهش آثار جرقه زدن کنتاکت و مقاومت هدایت بالا، امروزه سرهای کنتاکت‌ها با تکنولوژی نوین ساخته می‌شود یا برای افزایش طول عمر آن‌ها با آلیاژهایی از نقره آن‌ها را پوشش می دهند.

  دیتاشیتی یا برگه راهنمایی که سازندگان رله‌ها ارائه می‌کنند، حداکثر مقادیر ممکن مربوط به کنتاکت‌ها را برای بارهای مقاومتی DC ارائه می‌کنند و این مقادیر برای بارهای AC یا بارهای بسیار سلفی یا خازنی به اندازه قابل توجهی کاهش می‌یابد.

در شرایط سوئیچینگ جریان‌های متناوب مربوط به بارهای خازنی یا سلفی، استفاده از مدار حفاظ یا فیلتر برای طول عمر و قابلیت اطمینان بالای رله امری ضروری است. ترمزگیری و انرژی برگشتی در درایو کنترل دور بخش دوم

افزایش طول عمر سر کنتاکت‌ها با کاهش جرقه تولیدی و اتصال یک مدار RC  با نام «اسنابر» (Snubber) به صورت موازی با سر کنتاکت‌های رله قابل دریافت است. پیک ولتاژ، که هنگام باز شدن کنتاکت‌ها در به صورت لحظه‌ای رخ می‌دهد، با توجه به وجود مدار RC به صورت ایمن اتصال کوتاه خواهد شد. در نتیجه، هرگونه جرقه تولیدی در سر کنتاکت‌ها حذف خواهد شد.

جمع بندی

  امیدواریم که مطلب فوق مورد توجه شما قرار گرفته باشد. شما همچنین می توانید مطالب، درایو کنترل دور با متدکنترل دور مستقیم، انواع تابلو برق موجود در بازار از نظر کاربرد، ساختار، محل نصب، کارکرد راه انداز نرم در مرحله شتاب گیری الکترو موتور، را در سایت لیان الکتریک مطالعه نمایید.