رله حفاظتی چیست؟

رله حفاظتی بخشی از یک سیستم حفاظتی است که وظیفه شناسایی خطاها را دارد. به بیان دقیق تر وظیفه این نوع رله‌ حفاظت از دستگاه‌های برقی در برابر تغییرات ناگهانی کمیت‌های الکتریکی مانند ولتاژ و جریان است. در کل وظیفه خارج کردن بخش‌های معیوب از سیستم حفاظتی را دارند و یکی از مهم‌ترین بخش‌های یک سیستم حفاظتی هستند.

وظیفه رله چیست؟

رله نوعی کلید الکتریکی سریع است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود. رله را می‌توانیم نوعی تقویت‌کننده بدانیم، زیرا رله می‌تواند جریانی قوی‌تر از جریان ورودی را هدایت کند.

رله چیست و چگونه کار می‌کند؟

در واقع با دریافت ورودی به یک رله که دستگاهی هوشمند محسوب می‌شود، این دستگاه مقادیر ورودی را با میزان استانداردی که برایش تعریف شده مقایسه می‌کند و سپس خروجی مطلوب و بهینه را تولید می‌کند. ورودی می‌تواند دما، ولتاژ باشد و در مقابل خروجی هم می‌تواند پیام یا چراغ‌های هشدار دهنده و موارد مشابه‌ای که وظیفه هشدار را دارند، باشد. پس رله حفاظتی از سه بخش تشکیل شده است:

• ورودی‌ها
• تنظیمات
• خروجی‌ها

مولتی‌متر چیست؟

اما قبل از این که با کارکرد رله و انواع آن آشنا شویم، لازم است که بدانیم مولتی‌متر چیست و چه کاربردی در سیستم‌های الکترونیکی دارد. دستگاهی است برای اندازه‌گیری چندین نوع کمیت الکتریکی مانند، ولتاژ، جریان، مقاوت الکتریکی و ظرفیت خازنی که به وسیله آن می‌توانیم سلامت یا مشخصات قطعات الکترونیکی یا الکتریکی را نیز ارزیابی کنیم. از مولتی متر برای تست رله استفاده می شود. با مولتی متر می توان اهم بوبین انواع رله را اندازه گیری کرد و سلامت و خرابی رله را شناسایی کرد. یکی دیگر از کاربردهای مولتی متر اندازه گیری ولتاژ پالس های تولید شده توسط فانکشن ژنراتور است.

کارکرد رله چیست و انواع آن چگونه است؟

• افزایش کیفیت توان الکتریکی: مسئله‌ای مهم و تأثیرگذار در زمینه بارهایی است که به خاموشی‌های هارمونیک و لحظه‌ای حساس هستند. با ایجاد و گزینش رله‌های حفاظتی مناسب با نوع کار مثلاً صنعتی یا خانگی از قطعی‌های بی‌مورد یا به اصطلاح هارمونیک جلوگیری می‌شود، در اصل کلید اصلی این مشکلات استفاده از رله حفاظتی است.
• حفاظت از تجهیزات: وظیفه اصلی رله حفاظتی کاهش آسیب به تجهیزات سیستم قدرت است. هرچه سیستم قدرت درمدت زمان کمتری در وضعیت خطا کار کند، میزان آسیب و ضرر هم به سیستم برق قدرت کاهش می‌یابد.
• جلوگیری از خاموشی سیستم‌های قدرت: سیستم‌های قدرتی مانند نیروگاه‌ها، خطوط توزیع، زیر ساخت‌های انتقال و سیستم قدرتی دیگر همگی نیازمند انواع مختلفی از رله‌های حفاظتی هستند. زیرا وجود رله حفاظتی موجب افزایش ایمنی تک‌تک اجزا سیستم‌های قدرت می‌شود.

معرفی انواع رله

رله‌ها انواع متفاوتی دارند، در ادامه به معرفی انواع رله می‌پردازیم.

رله جهت دار

• وظیفه رله جهت دار چیست؟ وظیفه رله‌های جهت‌دار در شبکه، تشخیص جهت جریان است. در صورت تشخیص جهت جریان، کلیه سیستم حفاظتی با علمکردی بهتر و واضح‌تر کار می‌کند.
• طرز کار رله جهت دار چگونه است؟ رله‌های اضافه جریان جهت‌دار و مدل‌های تشخیص جهت جریان در یک ژنراتور حفاظتی وظیفه حفاظت از اجزا سیستم را دارند. در واقع در صورت به وجود آمدن خطا، جریان به وجود آورنده خطا از سمت منبع به سمت محل وقوع خطا خواهد رفت. به کمک رله‌های جهت‌دار جریانی، این امکان به وجود می‌آید که جهت وقوع خطا را تشخیص دهیم و رله را به صورتی تنظیم کنیم که جریان خطا به جهتی که در سیستم قدرت وارد کرده‌ایم، برود. یکی از کاربردهای رله‌های جهت‌دار، حفاظت از توان رزرو ژنراتور است.

رله فرکانسی

• رله فرکانسی چیست؟ رله‌ فرکانسی برای اندازه‌گیری و نظارت بر روی فرکانس شبکه‌های قدرت مورد استفاده می‌شوند. این رله‌ها به کاهش و افزایش فرکانس حساس می‌باشند و برای نظارت بر فرکانس سیستم سه فاز و تک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• کاربرد رله فرکانسی چیست؟ هنگامی که یک ژنراتور به صورت ناگهانی از شبکه خارج می‌شود، رله‌های فرکانس پایین به شکل اتوماتیک تعدادی از بارها را خارج نموده تا مصرف بار باقیمانده تولید یکدست و هماهنگ شود.

رله اضافه جریان

• رله اضافه جریان چیست؟ کار رله اضافه جریان این است، جریانی که از سیستم عبور می‌کند را شناسایی می‌کند و محافظت از آن را بر عهده می‌گیرد.

• کاربرد رله اضافه جریان چیست؟ این نوع رله برای محافظت سیستم‌های الکتریکی و یا تجهیزات سیستم در برابر خطاهای بیش از حد جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثل جریان حرارتی و جریان اتصال کوتاه.
• انواع رله اضافه جریان: 1- رله لحظه‌ای 2- رله زمان مشخص 3- رله زمان معکوس

رله حرارتی

• رله حرارتی چیست؟ هنگامی که جریان از رله حرارتی عبور می‌کند،  دو فلز به کار گرفته شده در ساختمان داخلی رله، گرم می‌شوند. این موضوع باعث خواهد شد تا طول فلز‌ها کم‌کم افزایش پیدا کند. در نتیجه ضریب انبساط طولی یکی از فلزها در مقایسه با فلز دیگر بیشتر می‌شودکه موجب قطع یا وصل رله می شود.
• کاربرد رله حرارتی چیست؟ از جمله مهم‌ترین کاربرد رله‌های حرارتی برای محافظت از موتورهای الکتریکی است.
• انواع رله حرارتی: 1- رله دستی2- رله اتوماتیک

رله اضافه ولتاژ

• رله اضافه ولتاژ چیست؟ هنگام افزایش ولتاژ، سیگنال‌هایی که ارسال شده و یا مدارهایی که به ولتاژ حساس هستند را قطع می‌کند تا از بروز آسیب در تجهیزات، جلوگیری کند.
• کاربرد رله اضافه ولتاژ چیست؟ کاربرد رله اضافه ولتاژ بیشتر برای ترانس‌ها و ژنراتورهاست. البته به صورت کلی در انواع رله‌های حفاظتی پست برق، نیاز است که از یک شبکه توزیع با فشار متوسط، به یک شبکه با فشار ضعیف برود تا به ساختمان‌های داخل شهر برسد.

رله دیستانس

• رله دیستانس چیست؟ رله دیستانس یک رله حفاظتی است که زمان قطع آن، وابسته به مقاومت طول سیم است. در بیشتر اوقات باید زمان قطع رله تابع محل اتصال کوتاه نسبت به رله باشد. برای همین هر چقدر محل اتصالی از رله دورتر باشد، مقاومت ظاهری قطعه سیم بین محل اتصال تا رله بزرگتر می‌شود و در نتیجه مقاومت اهمی و غیراهمی آن نیز بزرگتر می‌شود.
• کاربرد رله دیستانس چیست؟ رله دیستانس برای حفاظت از ترانسفورماتور در زمان اتصال خارجی، بخصوص در زمان اتصال «لیش» به‌کار می‌رود. همچنین رله دیستانس در طرفی از ترانسفورماتور که به لیش وصل است نصب می‌شود.

رله پایلوت

رله پایلوت چیست؟ رله پایلوت دارای سرعت بالایی هست و برای حفاظت از اتصالی‌های فاز و زمین معمولاً در خطوط کوتاه، مورد استفاده قرار می‌گیرد. رله پایلوت در حقیقت کانالی است که دو انتهای خط انتقال را به هم ارتباط می‌دهد. این کانال معمولاً به سه دسته تقسیم می‌شود. 1-پایلوت وایر (کانال سیمی) 2- پایلوت جریان (PLC) 3- پایلوت میکروویو

رله حالت جامد

رله حالت جامد (SSR) از اجزاء الکترونیکی تشکیل شده و عملکرد آن شبیه به یک رله الکترومکانیکی است. اما هیچ کدام از اجزای آن متحرک نیستند. رله حالت جامد با کمک یک تریستور یا دیگر تجهیزات سوئیچینگ حالت جامد، که توسط سیگنال کنترل فعال می‌شود و برای کلیدزنی بارِ تحت کنترل به جای استفاده از سلونوئید، عمل قطع و وصل را انجام می‌دهد.

رله لچ

رله لینچ وضعیت کنتاکت‌ها را بدون نیاز به نیرو به بوبین حفظ می‌کند. مزیت رله لچ در این است که یک بوبین به شکل لحظه‌ای تحریک می‌شود، درحالی که رله سوئیچ کرده و کنتاکت‌ها در همان وضعیت باقی می‌مانند حتی بعد از قطع برق.

رله جیوه

در این رله از جیوه به عنوان عنصر سوئیچینگ استفاده می‌شود. این رله در مواردی کاربرد دارد که فرسایش کنتاکت رله‌های معمول مشکل ایجاد می‌کند. با توجه به استفاده جیوه و مشکلات آلودگی که ایجاد می‌کند، استفاده از آن خیلی رایج نیست.

رله رید

رله رید یک کلید باریک و مجزا داخل سلونوئید است. این سوئیچ دارای مجموعه‌ای از کنتاکت‌ها داخل یک لوله شیشه‌ای حفظ شده تا از کنتاکت‌ها در برابر خوردگی محافظت نماید. کنتاکت‌ها یه وسیله مواد مغناطیسی ساخته می‌شوند که آنها را تحت تاثیر میدان مغناطیسی محصور قرار می‌دهد.

رله هدایت سریع کانتکت

یک رله با کنتاکت‌های متصل به هم است که بصورت مکانیکی به یکدیگر وصل شده، برای همین زمانی که سیم پیچ رله تحریک یا قطع تحریک می‌شود تمامی کنتاکت‌های به یکدیگر متصل می شوند و باهم حرکت می‌کنند. اگر یک مجموعه از کنتاکت‌ها در رله ثابت باشد، هیچ کنتاکت دیگری از آن رله نمی‌تواند حرکت کند.

رله ماشین ابزار

نوعی رله استاندارد برای کنترل صنعتی ماشین آلات و کنترل‌های ترتیبی است. این رله‌ها با تعداد زیادی کنتاکت‌ها در اتصال هستند و به راحتی از حالت نرمال باز به حالت نرمال بسته تغییر می‌کنند. همچنین کویل‌ها هم به راحتی قابل تعویض هستند و تعداد بسیاری از رله ماشین ابزار می‌توانند داخل یک تابلو کنترلی نصب ‌شوند.

رله بوخهلتس

یک رله حفاظتی در ترانسفورماتورهایی است که از روغن به عنوان یک خنک‌کننده استفاده می‌کنند. به بیانی دیگر این رله یک رله محافظتی سیستم‌های گازی و روغنی است. وظیفه این رله محافظت از ترانسفورماتور در مقابل خطاهای احتمالی مانند جریان اتصال کوتاه است.

رله خلأ

رله‌ای حساس با داشتن کنتاکت‌ در یک محفظه شیشه وکیوم شده است. این رله می‌تواند ولتاژ‌های فرکانس رادیویی را تا ۲۰ هزار ولت بدون آرک بین کنتاکت‌ها برقرار کند. البته فاصله کنتاکت زمانی که باز می‌شود فقط چند صد اینچ است.

رله اتصال به زمین

وظیفه اصلی رله اتصال به زمین، تشخیص اتصالی فازها با زمین و یا دو سه فاز با زمین است. رله اتصال به زمین معمولاً حساستر از رله‌های اضافه جریان بوده و هر گاه یکی از فازها به زمین اتصال داشته باشد، رله اتصال زمین همراه با رله اضافه جریان هم فاز عمل می‌کند. البته توصیه می‌شود، برای سه فاز فقط به یک رله اتصال به زمین نیاز داریم.

فرق رله با کنتاکتور چیست؟

برای راه اندازی تجهیزاتی مانند الکتروموتور که نیاز به جریان بیشتری دارند معمولا استفاده می شود. کنتاکتور ها از نظر ساختار شامل الکترومگنت یا بوبین ، محفظه یا قاب و تیغه های کنتاکت‌ می باشند. کنتاکتور تک فاز و سه فاز بسته به نوع نیاز در مدار استفاده می گردد. دستگاهی است که در صورت بروز شرایطی غیر از شرایط عادی در مدار، به طور مکرر مدار را  قطع و وصل میکند!

فرق رله با کنتاکتور در نحوه استفاده آن است رله وسیله ای است که با تغییر وضعیت کنتاکت‌هایش، وضعیت مدارات مرتبط به آن نیز تغییر می کند.

برای انتقال جریان های کوچکتر از رله استفاده می شوددر صورتی که از کنتاکتور برای انتقال جریان الکتریکی بالا استفاده می شود.

در این مطلب سعی کردیم با انواع رله حفاظتی و کاربردهای آن آشنا شویم و اینکه با بهترین روش محافظت تجهیزات مختلف در برابراضافه جریان و ولتاژ آشنا شویم.