رله یک سوئیچ الکترونیکی که تحت کنترل سایر مدارات الکترونیکی باز و بسته می شود. در اصل سوئیچ با یک آهنربای مغناطیسی برای باز و بسته کردن یک یا چند اتصال عمل می کند. این وسیله توسط "جوزف هنری" (Joseph Henry) در سال 1835 اختراع شد. چون رله می تواند مدار خروجی پر قدرتی را نسبت به مدار ورودی کنترل کند می توان آنرا به عنوان نوعی تقویت کننده در نظر گرفت.

محتویات
1- عملیات
2- انواع رله
2-1- Latch
2-2- Reed
2-2-1- Mercury-wetted
2-3- Polarized
2-4- Machine tool
2-5- Contactor
2-6- Solid state contactor
2-7- Buchholz
2-8- Forced-guided contacts
2-9- Solid-state
2-10- Overload protection
3- قطب و لولا
4- کاربردها
5- انتخاب یک رله
6- رله حفاظتی
7- رله جریان بالا


عملیات
وقتی جریان از سیم پیچ عبور می کند، میدان مغناطیسی حاصله یک میله فلزی را که به طور مکانیکی به یک اتصال متصل شده است، را جذب می کند. این حرکت موجب اتصال یا قطع یک اتصال با یک اتصال ثابت می شود. وقتی جریان قطع می شود، میله فلزی با نیروی تقریبی نصف قدرت میدان مغناطیسی به محل اولیه خود بر می گردد. معمولا این نیرو توسط یک فنر (spring) تامین می شود، البته از نیروی گرانش (gravity) نیز در موتورهای استارتر صنعتی ممکن است استفاده شود. اغلب رله ها برای عملیات سریع ساخته می شوند. در کاربردهای ولتاژ پائین، کاهش نویز دارای اولویت بیشتری است و در کاردهای ولتاژ بالا کاهش قوس الکتریکی اولویت بیشتری دارد.
اگر انرژی سیم پیچ توسط DC تامین شود، خیلی اوقات یک دیود به دوسر سیم پیچ متصل می شود تا انرژی حاصل از میدان مغناطیسی را به هنگام قطع مصرف و یا به عبارتی پراکنده کند، که می تواند یک ضربه ولتاژ باشد و به سایر قسمتهای مدار ضربه بزند. اگر سیم پیچ برای کار با AC طراحی شده باشد، یک حلقه مسی در انتهای سیم پیچ، تابیده می شود. این حلقه(shading ring) یک جریان غیر هم فاز تولید می کند که کشش میله فلزی را در سیکلهای AC افزایش می دهد. یعنی هنگامی که جریان AC مقدار مینیمم خود را دارد این سیم با یک اختلاف فاز نسبت به آن دارای مقداری جریان است که می تواند میله را به سمت سیم پیچ نگه دارد و در غیر این صورت میله در هر سیکل از سیم پیچ جدا و دوباره متصل می شود و موجب ضربه زدن به سایر قسمتهای مدار می شود.
به تشابه با عملیات کارکرد رله مغناطیسی، خواهید دید که در رله های حالت جامد از تریستور یا سایر سوئیچهای حالت جامد استفاده می شود. برای رسیدن به ایزولاسیون الکتریکی از(light-emitting diode) یعنی LED با یک ترانزیستور نوری استفاده می شود.

انواع رله

Latching relay

این رله دو حالته(bistable) است. بعضی مواقع آنها را "Keep Relay" نیز می نامند. وقتی جریان قطع می شود، رله در حالت قبلی خود باقی می ماند. این عملیات توسط یک سیم پیچی استوانه ای، یک ضامن و بادامک و یا در حالت دیگر با دو سیم پیچ متقابل با یک فنر یا یک آهنربای دائمی و در حالتی دیگر توسط یک هسته با پسماند مغناطیسی (remnant core) برای نگه داشتن میله فلزی در جای خود هنگامیکه جریان قطع است، صورت می گیرد. در مثال ضامن و بادامک، با پالس اول رله روشن و با پالس بعدی خاموش می شود. در مثال دو سیم پیچ، پالس به یک سیم پیچ رله را روشن و با دادن پالس به رله متقابل (مخالف) رله خاموش می شود. این نوع رله دارای این مزیت است که توان را فقط در لحظه سوئیچ مصرف می کند و در حالت قبلی خود با توان ثابت خروجی باقی می ماند.

Reed relay
این رله دارای دسته ای اتصالات داخل خلاء یا لوله شیشه ای پر شده از گاز بی اثر است، که از اتصالات در مقابل فساد تدريجى در اثر مجاورت با هوا (atmospheric corrosion) حفاظت می کند. اتصالات با میدان مغناطیسی حاصل از سیم پیچ که دور لوله بسته شده، بسته می شوند. این رله ها دارای سرعت بیشتری نسبت به رله های معمول هستند.

Mercury-wetted relay

این رله نیز نوعی Reed Relay است که اتصالات آن به جیوه آغشته شده (mercury-wetted) است. اینچنین رله هائی برای سوئیچ کردن سیگنالهائی با ولتاژ پائین(یک ولت یا کمتر) به کار می روند استفاده می شوند، زیرا دارای مقاومت کم در اتصالات هستند. همچنین بدلیل جلوگیری جیوه از پرش های زائد، در شمارنده های سرعت بالا و وسایل زمان سنجی نیز کاربرد دارد. این رله به موقعیتش حساس است(position-sensitive) و باید به طور عمودی نصب شود تا درست کار کند. بدلیل سمیت و هزینه جیوه مایع، این نوع رله ها بندرت برای تجهیزات جدید استفاده می شوند.

Polarized relay
رله قطبی میله فلزی را بین قطبهای یک آهنربای دائم قرار می دهد تا حساسیت را افزایش دهد. رله های قطبی در اواسط قرن 21 در ارتباطات تلفنی برای آشکار سازی پالسهای ضعیف و تصحیح اعوجاج تلگرافی استفاده می شد. قطبها روی پیچهائی قرار داشتند که تکنسین ها می توانستند آنها را برای حساسیت بالا تنظیم کنند و سپس یک مقدار بایاس را برای جریان بحرانی به آنها اعمال می کردند که رله باید با آن کار کند.

Machine tool relay
این رله ها برای کنترل صنعتی ماشینها، ماشینهای انتقال و کنترل ترتیبی استاندارد شده اند. این رله با تعداد بسیاری اتصال مشخص می شود(بعضی مواقع در میدانهای مغناطیسی) که به راحتی از حالت نرمال باز به حالت نرمال بسته تبدیل می شوند. دارای سیم پیچهای قابل تعویض آسان است و ضریب شکلی(form factor) که قابلیت نصب تعداد زیادی از آنها را در یک پانل را میسر می سازد. اگر چه این رله ها زمانی ستون فقرات اتوماسیون صنعتی را در مونتاژ اتومبیل بودند ولی امروزه با کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر(programmable logic controller) در کاربردهای کنترل ترتیبی جایگزین شده اند.

Contactor relay
این رله یک رله جريان قوى (heavy-duty relay) است که برای سوئیچینگ موتورهای الکتریکی و بارهای روشنائی استفاده می شود. در جریانهای بالا اتصالات از نقره خاص ساخته می شوند. قوسهای الکتریکی نا خواسته، موجب اکسید شدن اتصالات می شوند ولی! اکسید نقره هنوز یک هادی خوب است. چنین وسایلی اغلب برای استارتر موتورها استفاده می شوند. موتور استارتر() یک کنتاکتور با یک وسیله محافظ جریان زیاد است.

Solid state contactor relay
این رله نیز یک رله جريان قوى البته حالت جامد (heavy-duty solid state relay) به همراه یک دفع کننده حرارتی(heat sink) می باشد و در گرم کننده های الکتریکی، موتورهای الکتریکی کوچک و بارهای روشنائی کاربرد دارد، که در آنها به دوره های روشن و خاموش مکرر نیاز است. در آنها هیچ قسمت متحرکی برای داشتن سایش و یا اتصال پرشی برای لرزش وجود ندارد. آنها با سیگنالهای کنترل AC یا DC از سوی کنترلرهای منطقی برنامه پذیر (PLCs)، کامپیوتر های شخصی (PCs) ، منابع منطقی ترانزیستور - ترانزیستور (TTL=Transistor-transistor logic) و سایر کنترلهای میکروپروسس& #1608ر فعال می شوند.

یک رله Solid State Contactor برای 25 یا 40 آمپر

Buchholz relay
این رله یک حسگر مطمئن برای انباشت گاز در ترانسفورما& #1578ورهای بزرگ است که در روغن شناورند، که هنگامیکه تجمع گاز به آهستگی شروع شود، هشدار می دهد و در صورتی که گاز به سرعت در روغن ترانسفورما& #1578ور تولید شود، ترانسفورما& #1578ور را قطع می کند.

Forced-guided contacts relay
در این رله اتصالات رله ای وجود دارند که به صورت مکانیکی به یکدیگر متصل هستند که هنگامیکه سیم پیچ تحریک و یا بی انرژی می شود همه آنها به سمت یکدیگر حرت می کنند. اگر یک دسته از این اتصالات از حرکت بیافتند، اتصالات دیگر رله همان رله نمی توانند حرکت کنند. کاربرد این رله توانائی چک کردن حالت رله ها را میسر می سازد. این رله ها با نامهای دیگری از قبیل "positive-guided contacts"، "captive contacts"، "locked contacts"و "safety relays" نیز شناخته می شوند.

Solid-state relay
رله حالت جامد (SS یک عنصر الکترونیکی نیمه هادی است که کاری شبیه رله الکترومکان& #1740کی را انجام می دهد ولی هیچ عضو متحرکی ندارد و دارای طول عمر بلند مدتی است. با SSR ها، روی هر ترانزیستور آنها ولتاژ کوچکی می افتد. مجموع این ولتاژها جریانی را که یک SSR می دهد را محدود می کند. با ترانزیستور های پیشرفته تر، SSR های با جریان بالا می توانند جریانهای 100 تا 1200 آمپر را تامین کند، که هم اکنون به صورت تجاری قابل دسترس هستند.

یک SSR
Overload protection relay
یک نوع از رله های حفاظت بار زیاد به همراه یک عنصر یا المان حرارتی به طور سری با موتور کار می کند. گرمای ایجاد شده توسط جریان موتور یک نوار باریک دو فلزی را برای رها کردن یک فنر برای اتصال استفاده می شود. این رله در معرض محیطی شبیه به محیط موتور قرار دارد.

قطب و لولا
"C" یعنی مشترک (Common)
از وقتیکه رله ها به عنوان سوئیچ به کار رفتند، لغات و اصطلاحات آنها را نیز به خود گرفتند، بر اساس این طبقه بندی، رله ها می توانند یکی از انواع زیر باشند:
SPST:که مخفف Single Pole Single Throw و به معنی یک قطب و یک لولا می باشد. این فقط دو ترمینال دارد که می توانند به خاموش و روشن سوئیچ شوند. در مجموع به همراه سیم پیچ چهار ترمینال وجود دارد.

SPDT: که مخفف Single Pole Double Throw و به معنی یک قطب و دو لولا (حالت) است. این مورد یک ردیف از سه ترمینال دارد. یک ترمینال (مشترک) بین دو قطب دیگر سوئیچ می کند. در مجموع به همراه سیم پیچ پنج ترمینال وجود دارد.

DPST: که مخفف Double Pole Single Throw و به معنی دو قطب و یک لولا است. در این رله دو جفت ترمینال وجود دارد. معادل(در حکم) دو SPST کار می کند ولی با یک سیم پیچ و در مجموع به همراه سیم پیچ شش ترمینال دارد. این پیکره بندی ممکن است مانند DPNO باشد.

DPDT: که مخفف Double Pole Double Throw و به معنی دو قطب و دو لولا است. در این رله دو ردیف ترمینال دو حالته است. معادل دو SPDT بوده که با یک سیم پیچ کار می کند و در مجموع به همراه سیم پیچ هشت ترمینال دارد.

نمای یک DPDT در مورد AC
QPDT: که مخفف Quadruple Pole Double Throw بوده و به معنی چهار قطبی و دو لولائی است و گاهی اوقات Quad Pole Double Throw نیز گفته می شود. معادل چهار SPDT بوده و با یک سیم پیچ کار می کند و در مجموع به همراه سیم پیچ چهارده ترمینال دارد.
اتصالات می توانند در حالتهای باز(NO)، بسته(NC) و یا وسط (CO) باشند.

NO یا "Normally-open" مدار را هنگامیکه رله فعال است، متصل می کنند و در هنگامی که رله غیر فعال است، مدار را قطع می کند. همچنین به چنین وضعیتی "فرم اتصال A" یا "make" نیز می گویند. فرم اتصال A برای کاربردهای که نیاز دارند منابع جریان بالا و با توان بالا را توسط کنترل از راه دور سوئیچ کنند، ایده آل است.
NC یا "Normally-closed" مدار را هنگامیکه رله غیر فعال است، متصل می کنند و در هنگامی که رله فعال است، مدار را قطع می کند. همچنین به چنین وضعیتی "فرم اتصال B" یا "break" نیز می گویند. فرم اتصال B برای کاربردهائی ایده آل هستند که نیاز دارند هنگامیکه رله فعال است قطع بمانند.
CO یا "Change-over" دو مدار را کنترل می کند: یک NO و یک NC ، با ترمینال مشترک "C". همچنین به چنین وضعیتی "فرم اتصال C" یا "transfer" نیز می گویند.

کاربردها
رله ها استفاده می شوند در (برای):
• کنترل مدارهای ولتاژ بالا با یک سیگنال فشار ضعیف، مانند بعضی مودمها،

• کنترل مدارهای جریان بالا با یک سیگنال جریان ضعیف، مانند سیم پیچ استارتر یک اتومبیل،

• آشکار سازی و ایزوله سازی خطاها در خطوط انتقال و توزیع، با باز و بسته کردن مدارهای شکسته شده (رله های محافظ)

• ایزوله سازی مدار فرمان از مدار اصلی، هنگامیکه در پتانسیل های مختلف هستند، مثلا کنترل شبکه اصلی برق توسط یک سوئیچ ولتاژ پائین. اخیرا اغلب شبکه ها توسط یک قسمت ولتاژ پائین با سیم های ولتاژ پائین و آسان برای نصب در تابلو ها و قابل حمل، کنترل می شوند.

• انجام توابع منطقی. برای مثال، تابع بولی AND را می توان با یرس قرار دادن یک رله در