رله کنترل چیست؟ عملکرد، کنتاکت‌ها و نقش در تابلو

الف رله کنترل یک دستگاه سوئیچینگ با عملکرد الکتریکی است که در مدار فرمان استفاده می‌شود. برق‌دار کردن بوبین آن، وضعیت یک یا چند کنتاکت در حالت عادی باز (NO) یا در حالت عادی بسته (NC) را تغییر می‌دهد و به یک فرمان اجازه می‌دهد تا با سایر تجهیزات کنترلی ارتباط برقرار کرده، آن‌ها را ایزوله، اینترلاک یا سیگنال‌ها را بین آن‌ها توزیع کند.

مرز کاربردی آن ساده است:

یک رله کنترل، فرمان‌ها و بارهای مدار فرمان را سوئیچ می‌کند. نباید فرض کرد که این رله بار نهایی قدرت را سوئیچ می‌کند یا حفاظت مدار را فراهم می‌نماید.

بوبین و کنتاکت‌های آن نیز در دامنه‌های رتبه‌بندی متفاوتی قرار دارند. علامتی مانند 24 V DC روی بوبین به شما می‌گوید که رله چگونه تحریک می‌شود؛ این علامت به شما نمی‌گوید که کنتاکت‌ها چه ولتاژ، جریان یا نوع باری را می‌توانند سوئیچ کنند.

جایگاه رله کنترل در مسیر کنترل

در یک تابلوی صنعتی معمولی، رله کنترل بین منبع فرمان و یک یا چند مدار تحت کنترل قرار می‌گیرد:

شستی، سنسور یا خروجی PLC
                 ↓
          بوبین رله کنترل
                 ↓ عملکرد مکانیکی
        یک یا چند کنتاکت NO / NC
                 ↓
بوبین کنتاکتور، سلنوئید، مدار پایلوت، آلارم یا ورودی PLC

این جایگاه توضیح می‌دهد که چرا رله‌های کنترل حتی در سیستم‌های کنترل‌کننده منطقی برنامه‌پذیر (PLC) همچنان مفید هستند. PLC یا سنسور، فرمان را تأمین می‌کند؛ رله آن فرمان را به یک یا چند خروجی کنتاکتی قابل تعویض تبدیل می‌نماید. بسته به دستگاه تأییدشده و طراحی مدار، آن کنتاکت‌ها می‌توانند جداسازی سیگنال را فراهم کنند، مسیرهای کنترلی اضافی ایجاد نمایند یا باری را سوئیچ کنند که خروجی اصلی نباید مستقیماً آن را راهبری کند.

این نمودار یک رابطه عملکردی است، نه یک نقشه سیم‌کشی در سطح ترمینال. اتصالات دقیق، الزامات عایق‌بندی و جداسازی ولتاژ مجاز باید از برگه اطلاعات رله انتخاب‌شده و طراحی تابلوی مربوطه استخراج شود.

نحوه عملکرد یک رله کنترل الکترومکانیکی

یک رله کنترل الکترومکانیکی شامل یک بوبین، مدار مغناطیسی، آرمیچر متحرک، مکانیزم بازگشت و یک یا چند مجموعه کنتاکت است. در سطح عملکردی، کارکرد آن دارای دو وضعیت است:

1. سیم‌پیچ بدون برق: مکانیزم بازگشت، آرمیچر را در وضعیت عادی خود نگه می‌دارد. کنتاکت‌های NO در حالت عادی باز و کنتاکت‌های NC در حالت عادی بسته هستند.
2. بوبین برق‌دار شده: جریان در بوبین یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که آرمیچر را حرکت می‌دهد. کنتاکت‌های NO بسته و کنتاکت‌های NC باز می‌شوند.

هنگامی که بوبین دوباره بی‌برق می‌شود، یک رله معمولی غیرچفت‌شونده به وضعیت عادی خود باز می‌گردد. رله چفت‌شونده متفاوت است زیرا برای حفظ وضعیت دستوری طراحی شده است؛ این موضوع نباید از این مدل پایه دو وضعیتی استنباط شود.

“عبارت ”در حالت عادی» همیشه به وضعیت تعریف‌شده غیرفعال اشاره دارد، که معمولاً با بوبین بی‌برق است. این به معنای وضعیتی که بیشترین استفاده را توسط دستگاه دارد، نیست.

وضعیت رله	کنتاکت در حالت عادی باز (NO)	کنتاکت در حالت عادی بسته (NC)
سیم‌پیچ بدون انرژی	باز	بسته
سیم‌پیچ انرژی‌دار	بسته	باز

برای یک کنتاکت تغییر وضعیت (changeover)، ترمینال COM هنگام عملکرد رله، از مسیر NC به مسیر NO منتقل می‌شود. ترمینال اختصاصی راهنمای سیم‌کشی رله SPDT عملکرد ترمینال‌های COM، NO و NC را بدون تبدیل این صفحه جهت‌گیری به یک دستورالعمل سیم‌کشی، توضیح می‌دهد.

مدار بوبین و مدار کنتاکت را به‌صورت جداگانه بخوانید

یک رله کنترل دو عملکرد را به صورت مکانیکی به هم پیوند می‌دهد، اما مشخصات الکتریکی آن باید به طور جداگانه بررسی شود.

بخشی از رله	کاری که انجام می‌دهد	چه چیزی را بررسی کنیم
بوبین یا مدار ورودی	عمل مغناطیسی که رله را به کار می‌اندازد، تولید می‌کند	ولتاژ نامی، نوع AC یا DC، فرکانس در صورت کاربرد، قطبیت در صورت علامت‌گذاری، توان یا جریان مورد نیاز، داده‌های مربوط به وصل (pick-up) و قطع (drop-out)
مدار کنتاکت	مدار تحت کنترل را باز، بسته یا منتقل می‌کند	شکل کنتاکت، تعداد قطب‌ها، وظیفه کلیدزنی AC/DC، نوع بار، دسته‌بندی بهره‌برداری در صورت اعلام، حداقل بار، جریان هجومی، فرکانس کلیدزنی و استقامت الکتریکی
عایق‌بندی بین مدارها	ورودی کنترل را از مسیر کلیدزنی‌شده جدا می‌کند	هماهنگی عایق‌بندی اعلام‌شده، داده‌های دی‌الکتریک، درجه آلودگی، دسته‌بندی اضافه‌ولتاژ و دامنه استاندارد محصول در صورت کاربرد

سمت کنتاکت را بر اساس علامت‌گذاری بوبین یا یک مقدار آمپر کلی در سرتیتر انتخاب نکنید. درجه‌بندی بار مقاومتی به‌طور خودکار به معنای مناسب بودن برای بوبین الکترومغناطیسی، لامپ، موتور، ورودی خازنی یا سیگنال‌های بسیار ضعیف نیست. پیامدهای ولتاژ بوبین، ولتاژ جذب، ولتاژ رهاسازی و ولتاژ نگهدارنده در راهنمای VIOX برای ولتاژ بوبین رله.

یک رله الکترومکانیکی معمولاً هیچ اتصال رسانایی بین بوبین و کنتاکت‌های خود ندارد، اما جداسازی مجاز بین مدارها همچنان مختص به هر محصول است. با کلماتی مانند “ایزولاسیون” به‌عنوان یک عملکرد طراحی برخورد کنید که باید از طریق درجه‌بندی‌های عایق‌بندی اعلام‌شده رله و طراحی کامل مجموعه تأیید شود.

رله کنترل در یک تابلو چه کاری انجام می‌دهد؟

همان دستگاه پایه می‌تواند چهار عملکرد کنترلی نزدیک به هم را ارائه دهد.

ایجاد رابط بین یک خروجی کنترلی و یک مدار دیگر

یک رله می‌تواند بین خروجی PLC، سنسور یا مدار شستی و یک دستگاه پایین‌دست قرار گیرد. این کار ممکن است زمانی مناسب باشد که منبع و بار از نظر ولتاژ، نیاز جریانی، رفتار گذرا، نوع خروجی یا الزامات قابلیت سرویس‌دهی متفاوت باشند. این امر به‌طور خودکار الزامی نیست: یک خروجی کنترل‌کننده سازگار می‌تواند در صورت تأیید کامل رابط، بار را مستقیماً تغذیه کند.

این تصمیم به‌طور جداگانه در بخش زیر بررسی می‌شود: درایو مستقیم PLC در مقابل رله واسط.

تکثیر یک فرمان به چندین مسیر کنتاکت

یک بوبین می‌تواند چندین کنتاکت در حالت عادی باز (NO) و در حالت عادی بسته (NC) را با هم عمل دهد. بنابراین، یک فرمان واحد می‌تواند مسیر نگهدارنده، نشانگر وضعیت، اینترلاک یا سیگنال جداگانه‌ای را برای یک کنترل‌کننده دیگر فراهم کند. هر کنتاکت همچنان باید در محدوده کاری اعلام‌شده خود باقی بماند.

ایجاد منطق سخت‌افزاری ساده یا اینترلاک

کنتاکت‌های رله می‌توانند عملکردهای مجاز، خودنگهدار (seal-in)، ترتیبی یا اینترلاک را در یک مدار فرمان پیاده‌سازی کنند. منطق حاصل باید در نقشه شماتیک مستند شود و یک رله کنترل استاندارد نباید صرفاً به دلیل اینکه می‌تواند یک فرمان را قطع کند، به عنوان یک زیرسیستم دارای درجه ایمنی تلقی شود.

تغییر وضعیت یک دستگاه کنترلی دیگر

یک رله کنترل اغلب به جای مدار قدرت اصلی دستگاه، بوبین کنتاکتور، سلنوئید، نشانگر، ورودی آلارم یا ورودی PLC را سوئیچ می‌کند. هنگامی که بار نهایی یک موتور، بانک هیتر یا هر بار توان‌طلب دیگری باشد، دستگاه سوئیچینگ پایین‌دست باید برای آن وظیفه واقعی انتخاب شود.

رله کنترل در مقایسه با سایر رله‌ها و تجهیزات سوئیچینگ

“رله” واژه‌ای کلی است. سریع‌ترین راه برای انتخاب منبع بعدی، شناسایی کاری است که دستگاه باید انجام دهد.

دستگاه	وظیفه اصلی	چه چیزی آن را متمایز می‌کند
رله کنترلی	سوئیچ کردن فرمان‌ها، اینترلاک‌ها، نشانگرها یا بوبین یک دستگاه دیگر	بهینه‌سازی شده برای مسیرهای کنترلی و یک یا چند کنتاکت کمکی
کنتاکتور	سوئیچ کردن مکرر یک بار قدرت مشخص‌شده	کنتاکت‌های اصلی و مقادیر نامی برای بار توان کنترل‌شده انتخاب می‌شوند؛ مشاهده کنید کنتاکتور در مقابل رله کنترل
تماس کمکی	گزارش یا اینترلاک وضعیت دستگاه کلیدزنی میزبان آن	به جای عملکرد از طریق بوبین مستقل خود، به صورت مکانیکی با کنتاکتور یا کلید مدار میزبان عمل می‌کند
رله واسط	ایجاد ارتباط بین خروجی کنترل‌کننده و یک بار کنترلی متفاوت یا پرتقاضاتر	موقعیت و عملکرد رله در مدار را توصیف می‌کند، نه لزوماً یک فناوری رله داخلی منحصربه‌فرد
ماژول رله واسط	یک رله را با سوکت، ترمینال‌ها، نشانگر یا ویژگی‌های سرکوب‌کننده بسته‌بندی کنید	طراحی‌شده برای یکپارچه‌سازی در تابلو و قابلیت سرویس‌دهی؛ مقایسه کنید ماژول‌های رله واسط و رله‌های PCB
时间继电器	یک قاعده زمانی عمدی قبل از تغییر خروجی آن اضافه کنید	عملکرد به یک شرط ورودی و زمان سپری‌شده بستگی دارد؛ ببینید رله زمانی چیست
رله نظارتی	یک وضعیت اندازه‌گیری‌شده را قبل از تغییر خروجی ارزیابی کنید	یک عملکرد نظارتی تعریف‌شده مانند نظارت بر ولتاژ، جریان، فاز یا سطح را اضافه می‌کند
رله ایمنی	انجام یک عملکرد کنترلی مرتبط با ایمنی در یک معماری تاییدشده	نیازمند طراحی، عیب‌یابی، مستندات کاربردی و اعتبارسنجی سیستم مختص ایمنی است؛ یک رله کنترل معمولی جایگزین آن نیست

برای مشاهده دسته‌بندی گسترده‌تر، از نمای کلی VIOX استفاده کنید انواع مختلف رله.

چگونه یک رله کنترل را مشخصات‌دهی کنیم

از دو مدار و عملکرد مورد نیاز شروع کنید، سپس برگه اطلاعات دقیق را بررسی نمایید.

1. تغذیه بوبین را تعریف کنید. ولتاژ نامی، AC یا DC، فرکانس در صورت لزوم، جریان خروجی موجود، الزامات قطبیت و قابلیت سوئیچینگ دستگاه منبع را ثبت کنید.
2. وظیفه هر کنتاکت را تعریف کنید. مشخص کنید که هر قطب، بوبین کنتاکتور، سلنوئید، سیگنال پایلوت، ورودی PLC، لامپ یا بار دیگری را سوئیچ می‌کند.
3. آرایش کنتاکت‌ها را انتخاب کنید. تعداد مورد نیاز کنتاکت‌های NO، NC یا چنج‌اور (changeover) و اینکه آیا باید با هم عمل کنند را مشخص کنید.
4. وظیفه سوئیچینگ اعلام‌شده را مطابقت دهید. ولتاژ، نوع AC/DC، دسته‌بندی بار، جریان هجومی، حداقل بار سوئیچینگ، فرکانس سوئیچینگ و استقامت الکتریکی مورد نیاز را بررسی کنید. تنها به بزرگترین جریان چاپ‌شده تکیه نکنید.
5. سرکوب بوبین و رفتار رهاسازی را بررسی کنید. یک تجهیز جانبی سرکوب‌کننده می‌تواند گذراهای کلیدزنی را کاهش دهد، اما ممکن است بر قطبیت یا زمان رهاسازی نیز تأثیر بگذارد. از روشی استفاده کنید که برای بوبین و خروجی کنترل تأیید شده باشد.
6. یکپارچگی فیزیکی را بررسی کنید. سوکت یا نصب مستقیم، چیدمان ریل DIN، نوع ترمینال، قابلیت تعویض، ویژگی‌های نشانگر یا تست، فاصله‌گذاری تابلو و دسترسی را بررسی کنید.
7. محیط و تأییدیه‌ها را بررسی کنید. دما، ارتعاش، آلودگی، عایق‌بندی و الزامات تأییدیه بازار را با مدل دقیق و مجموعه کامل مطابقت دهید.

استانداردها به دسته‌بندی رله بستگی دارند

IEC 60947-5-1:2024 تجهیزات مدار کنترل الکترومکانیکی و عناصر کلیدزنی مورد استفاده برای عملکردهایی مانند کنترل، سیگنال‌دهی و اینترلاک را در محدوده تعیین‌شده خود پوشش می‌دهد. بنابراین، این استاندارد برای تجهیزاتی مانند رله‌های کنتاکتوری، زمانی که سازنده آن چارچوب محصول را اعلام می‌کند، مرتبط است.

IEC 61810-1 رله‌های ابتدایی الکترومکانیکی تعبیه‌شده در تجهیزات فشار ضعیف را در محدوده خود پوشش می‌دهد. یک رله ابتدایی سوکتی و یک رله کنتاکتوری ممکن است از نظر عملکردی در یک تابلو مشابه به نظر برسند، اما تحت خانواده‌های استاندارد محصول متفاوتی اعلام شوند.

ذکر هر یک از این استانداردها در یک مقاله، اثبات‌کننده گواهی‌شده بودن یا مناسب بودن یک رله خاص برای یک کاربرد نیست. برگه اطلاعات مدل، گواهی‌نامه و الزامات مونتاژ، تعیین‌کننده این نتیجه‌گیری هستند.

یک نمونه ساده از تابلو کنترل

ماشینی فرضی را در نظر بگیرید که در آن یک فرمان حسگر باید همزمان درخواست عملکرد یک کنتاکتور را صادر کرده و وضعیت فرمان‌داده‌شده را به یک کنترلر گزارش دهد. یک رله کنترل با تعداد کافی کنتاکت‌های دارای رتبه‌بندی مستقل می‌تواند به صورت زیر استفاده شود:

• خروجی حسگر یا PLC، بوبین رله را برق‌دار می‌کند؛;
• یک کنتاکت NO، مدار بوبین کنتاکتور را سوئیچ می‌کند؛;
• یک کنتاکت دیگر، مسیر فرمان یا نشانگر جداگانه‌ای را فراهم می‌کند؛;
• کنتاکتور، و نه رله کنترل، مدار قدرت موتور را سوئیچ می‌کند.

این مثال، تکثیر کنتاکت و مرحله‌بندی مدار را نشان می‌دهد. این مثال، سازگاری ولتاژ، عایق‌بندی، یکپارچگی ایمنی یا اتصالات ترمینال برای یک نصب واقعی را تعیین نمی‌کند. آن جزئیات باید برای هر قطعه و رابط بررسی شوند.

قانون انتخاب کاربردی

زمانی که وظیفه، سوئیچ کردن یا تکثیر یک فرمان کنترلی. هنگامی که وظیفه، سوئیچ کردنِ بار توان نهایی. است، از یک کنتاکتور یا دستگاه سوئیچینگ دیگری با درجه‌بندی مناسب استفاده کنید. زمانی که یک مرحله کنترلی باید یک مرحله توان مجزا را فرمان دهد، از هر دو استفاده کنید.

پیش از سفارش، تغذیه بوبین و بارِ هر کنتاکت را به‌طور مستقل بررسی کنید. اگر پرسش باقی‌مانده‌ای در مورد ترمینال‌ها، واسط PLC، زمان‌بندی، انتخاب کنتاکتور یا عملکرد تخصصی رله وجود دارد، به‌جای در نظر گرفتن “رله کنترل” به‌عنوان یک مشخصات کامل، راهنمای مربوطه VIOX را دنبال کنید.

دسته‌بندی گسترده‌ترِ رله‌ها، تایمرها و کنترل VIOX را مرور کنید یا الزامات کاربردی خود را به [email protected] هنگامی که مشخصات در سطح مدل مورد نیاز است.

منابع

• IEC 60947-5-1:2024 — تجهیزات کلیدزنی و کنترل ولتاژ پایین: تجهیزات مدار فرمان و عناصر کلیدزنی
• IEC 61810-1 — رله‌های الکترومکانیکی پایه: الزامات عمومی و ایمنی