رله حرارتی یک عنصر اساسی و حیاتی در سیستم‌های حفاظتی و کنترلی با قابلیت انتقال و کنترل جریان الکتریکی در پاسخ به تغییرات دما است. این عنصر الکترومکانیکی، طیف گسترده‌ای از کاربردها را از مدارهای الکترونیکی ساده تا سیستم‌های بزرگ صنعتی پوشش می‌دهد. در ابتدا قصد داریم در این مطلب از وبلاگ عمران نیرو، به توضیح اجزای رله حرارتی و نحوهٔ عملکرد آن بپردازیم. سپس، به بررسی کاربردهای رله حرارتی در صنعت، انرژی، خودروسازی و سایر حوزه‌های مرتبط می‌پردازیم. همچنین، مزایا و معایب استفاده از رله حرارتی را مورد بررسی قرار می‌دهیم تا به خواننده در انتخاب صحیح و بهینهٔ این عنصر کمک کنیم. با توجه به اهمیت رله حرارتی و نقش آن در سیستم‌های الکترونیکی و صنعتی، این مقاله اطلاعات کاملی دربارهٔ این عنصر فراهم می‌کند و به شما کمک می‌کند تا در طراحی و استفاده از رله حرارتی، تصمیمات بهتری را اتخاذ کنید.
فهرست مطالب
- رله حرارتی چیست
- رله حرارتی اضافه جریان چیست
- عملکرد رله حرارتی چگونه است
- انواع رله حرارتی
- مزایا و معایب رله حرارتی
- حالت‌های مختلف تست رله حرارتی
رله حرارتی چیست
رله حرارتی یک عنصر الکترومکانیکی است که برای کنترل جریان الکتریکی در پاسخ به تغییرات دما استفاده می‌شود. این عنصر الکترونیکی در واقع یک ترمینال تماس الکتریکی است که در صورت رسیدن دما به سطح مشخصی، باز یا بسته می‌شود و در نتیجه جریان الکتریکی را به طور خودکار قطع یا وصل می‌کند. رله حرارتی عمدتاً از دو قسمت اصلی تشکیل می‌شود: المان حسگر دما و المان تحریک کننده. المان حسگر دما معمولاً از موادی تشکیل شده است که با تغییر دما، انقباض یا تمدد می‌کنند برای مثال در این قسمت از بیمتال استفاده می‌شود که با افزایش دما، انقباض و با کاهش دما، تمدد می‌کند. المان حسگر دما در نزدیکی یک ترمینال تماس الکتریکی قرار دارد. المان تحریک کننده به عنوان یک واسطه عمل می کند و تغییرات فیزیکی باعث حرکت المان می‌شود که در نتیجه باز یا بسته شدن ترمینال تماس الکتریکی را کنترل می‌کند. عموماً این المان می‌تواند یک لنگر، سوپاپ یا سوئیچ باشد.
این نوع رله ها معمولاً در برنامه‌هایی استفاده می‌شوند که نیاز به حفاظت از تجهیزات و تأمین ایمنی دارند. به عنوان مثال، در صنایع برق، رله حرارتی می‌تواند در مدارهای حفاظتی برای محافظت از موتورها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات الکتریکی استفاده شود. همچنین، در صنایع خودروسازی، رله حرارتی می‌تواند در سیستم‌های خنک‌کنندهٔ موتور، سیستم‌های تهویه و سایر بخش‌های مرتبط استفاده شود.
مزیت اصلی رله حرارتی این است که به طور خودکار و بدون نیاز به کنترل انسانی، جریان الکتریکی را قطع یا وصل می‌کند. این عنصر کنترلی مهم می‌تواند در مواردی که لازم است در صورت افزایش دما، عملکرد یک سیستم را متوقف کند یا حفاظت کند، بسیار مفید باشد. در کل، رله حرارتی به عنوان یک عنصر کنترلی مهم در صنعت و سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود و نقش اساسی در حفاظت از تجهیزات و کنترل فرآیندها را ایفا می کند.
رله حرارتی اضافه جریان چیست
رله حرارتی اضافه جریان (Overcurrent Relay) یک نوع رله است که برای حفاظت از سیستم‌ها و تجهیزات برق در برابر جریان‌های اضافه و نامطلوب استفاده می‌شود. هدف اصلی این رله، شناسایی و جلوگیری از وقوع خطاهای ناشی از جریان‌های بیش از حد مجاز است. وقتی که جریان یک سیستم برق از حد مجاز تعیین شده بیشتر شود، رله حرارتی اضافه جریان عمل می‌کند و سیگنال تحریکی را فرستاده و جریان را قطع می‌کند. این رله با اندازه‌گیری جریان و مقایسه آن با یک حد آستانه تنظیم شده، عملکرد خود را انجام می‌دهد.
در حالت عادی، جریان در یک سیستم برق در محدوده مجاز تعیین شده توسط استانداردها و نیازهای سیستم باید باشد. اما وقوع خطاهایی مانند دور زدن تجهیزات، قصر یا قطع مدارها، اتصالات نامناسب و یا خطاهای دیگر می‌تواند منجر به افزایش نامطلوب جریان شود. در این حالت، رله حرارتی اضافه جریان وظیفه تشخیص این وضعیت را بر عهده می‌گیرد و با ارسال سیگنال تحریکی، جریان را قطع می‌کند تا از صدمات جدی و خرابی سیستم جلوگیری شود.
هر رله حرارتی اضافه جریان دارای پارامترها و تنظیماتی است که براساس نیازهای سیستم مورد استفاده تنظیم و تعیین می‌شوند. این پارامترها شامل حد آستانه جریان (Overcurrent Threshold)، زمان حفاظت (Protection Time), و شکل موج جریان (Current Waveform) است. با تنظیم درست و هماهنگی این پارامترها، رله حرارتی اضافه جریان به طور دقیق و قابل اعتماد می‌تواند در صورت وقوع خطاها و جریان‌های اضافه، سیستم را محافظت کند.
عملکرد رله حرارتی چگونه است
رله حرارتی به طریقه‌ای کار می‌کند که در پاسخ به تغییرات دما، جریان الکتریکی را قطع یا اتصال می‌کند. به طور خلاصه، رله حرارتی با تغییرات دما، ترمینال تماس الکتریکی را کنترل و جریان الکتریکی را به طور خودکار تنظیم می کند. عملکرد رله حرارتی بر اساس اصل تغییر شکل ماده با تغییر دما استوار است وقتی دما پایین است و تغییرات قابل توجهی در المان حسگر دما رخ نمی‌دهد، رله حرارتی در وضعیت غیرفعال قرار دارد. در این حالت، تحریک کننده در موقعیت اولیه خود قرار دارد و ترمینال تماس الکتریکی بسته است. بنابراین، جریان الکتریکی به طور مستقیم از رله حرارتی عبور می‌کند.
وقتی دما به سطح تعیین شده‌ای که المان حسگر دما را فعال می‌کند، می‌رسد، المان حسگر دما تغییر شکل می‌دهد. این تغییر شکل به المان تحریک کننده منتقل می‌شود و باعث حرکت آن می‌شود. حرکت المان تحریک کننده منجر به باز یا بسته شدن ترمینال تماس الکتریکی می‌شود. در نتیجه، جریان الکتریکی قطع یا وصل می شود.
برای درک بهتر عملکرد رله حرارتی، نیاز است به اجزای تشکیل دهنده آن نیز توجه داشته باشید:
1- المان حسگر دما: این المان به صورت یک سیم بیمتالیک یا بیمتال تشکیل شده است که با تغییر دما انبساط یا انقباض می‌کند. این تغییر شکل باعث حرکت المان تحریک کننده می‌شود.
2- المان تحریک کننده: این المان در واقع یک سوئیچ مکانیکی است که به وسیلهٔ المان حسگر دما تحریک می‌شود. وقتی المان حسگر دما به علت افزایش دما انبساط می‌کند، المان تحریک کننده حرکت کرده و تغییر حالت می‌دهد.
3- المان قطع‌کننده: این المان به صورت یک کنتاکت الکتریکی عمل می‌کند و با حرکت المان تحریک کننده، باز یا بسته می‌شود. در حالت غیرفعال، کنتاکت بسته است و جریان الکتریکی از راهی که رله حرارتی در آن قرار دارد، عبور می‌کند. اما وقتی دما به سطح تعیین شده‌ای می‌رسد و المان حسگر دما تغییر شکل می‌دهد، المان تحریک کننده حرکت کرده و المان قطع‌کننده کنتاکت را باز می‌کند و جریان الکتریکی قطع می‌شود.
انواع رله حرارتی
رله‌های حرارتی در انواع مختلفی و با ویژگی‌های متفاوتی وجود دارند. برخی از انواع رایج رله‌های حرارتی عبارتند از:
1) رله حرارتی بیمتالیک (Bimetallic Thermal Relay)
این نوع رله حرارتی از المان حسگر دما بیمتالیک استفاده می‌کند که با تغییر دما، انبساط یا انقباض می‌کند. با انبساط یا انقباض المان بیمتالیک، تحریک کننده حرکت کرده و ترمینال تماس الکتریکی را کنترل می‌کند.
2) رله حرارتی آمپول (Thermal Ampoule Relay)
در این رله، یک آمپول حاوی یک ماده خاص قرار دارد که با افزایش دما انبساط می‌کند. انبساط آمپول باعث حرکت تحریک کننده می‌شود و ترمینال تماس الکتریکی را کنترل می‌کند.
3) رله حرارتی بر اساس اصل گاز(Gas-Actuated Thermal Relay)
این رله از یک ماده گازی استفاده می‌کند که با افزایش دما، فشار خود را افزایش می‌دهد. افزایش فشار گاز باعث حرکت تحریک کننده می‌شود و ترمینال تماس الکتریکی را کنترل می‌کند.
4) رله حرارتی الکترونیکی (Electronic Thermal Relay)
این نوع رله حرارتی از سنسورهای الکترونیکی برای اندازه‌گیری دما استفاده می‌کند. با تشخیص افزایش دما به سطح تعیین شده، رله حرارتی الکترونیکی جریان را قطع می‌کند.
5) رله حرارتی خنک کننده (Cooling Thermal Relay)
این نوع رله برای کنترل دمای خنک کننده‌ها استفاده می‌شود. با افزایش دما به سطح تعیین شده، رله حرارتی خنک کننده جریان خنک کننده را فعال می کند.
مزایا و معایب رله حرارتی
در زیر به مزایا و معایب استفاده از رله حرارتی می‌پردازیم:
مزایا
- حفاظت در برابر افزایش ناگهانی دما
رله حرارتی به عنوان یک حسگر دما عمل می‌کند و در صورت افزایش ناگهانی دما، سیستم را قطع و از خطرات ناشی از افزایش ناگهانی دما محافظت می‌کند. این امر می‌تواند برای حفاظت از تجهیزات الکتریکی و جلوگیری از آسیب به آنها بسیار مهم باشد.
- عملکرد قابل اطمینان
رله حرارتی بدون نیاز به برق مستقیم عمل می‌کند و تنها به دما وابسته است. این به معنی این است که رله حرارتی در شرایط قطع برق و یا وقوع خطاهای برقی، همچنان عملکرد خواهد داشت. این ویژگی باعث می‌شود رله حرارتی یک راه حفاظت مطمئن و قابل اعتماد برای سیستم‌ها باشد.
- هزینه کمتر
رله حرارتی در مقایسه با سایر روش‌های حفاظت از افزایش دما، هزینه کمتری دارد. این رله‌ها به طور عمومی با قیمت مناسبی در بازار موجود هستند و نیاز به نگهداری و تعمیرات کمی دارند.
معایب
- حساسیت به تغییرات دما
رله حرارتی بر اساس تغییر دما عمل می‌کند و به همین دلیل، حساسیت زیادی به تغییرات دما دارد. در برخی موارد، ممکن است رله حرارتی به دلیل تغییرات دمای محیطی یا تغییرات دمای داخل سیستم، به طور ناخواسته عمل کند و سیستم را قطع یا وصل کند.
- دقت محدود
رله حرارتی دارای یک بازه دمایی مشخص است که در آن عمل می‌کند. به عبارت دیگر، رله حرارتی تنها در صورتی عمل می‌کند که دما بهحداقل یا حداکثر مقدار تعیین شده در آن بازه برسد. این ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی شود، زیرا اگر دما نزدیک به حداکثر یا حداقل مقدار تعیین شده در بازه رله حرارتی باشد، ممکن است رله به طور ناخواسته عمل کند و سیستم را قطع یا وصل کند.
- زمان تاخیر
رله حرارتی زمانی برای عمل کردن نیاز دارد، یعنی زمانی که دما به حداقل یا حداکثر مقدار تعیین شده در آن بازه برسد، رله فعال می‌شود. این باعث می‌شود که در برخی موارد، زمانی که رله حرارتی عمل می‌کند، دما به مقداری که باید حفاظت شود، افزایش یابد.
- قابلیت تنظیم محدود
رله حرارتی دارای مقادیر پیش‌تعیین شده برای عملکرد است و قابلیت تنظیم محدودی دارد. این به معنی این است که در صورتی که نیاز به تغییر مقادیر دما برای حفاظت دارید، لازم است رله حرارتی را تعویض یا تنظیم کنید.
حالت‌های مختلف تست رله حرارتی
رله حرارتی را می‌توان در چندین حالت مختلف تست کرد. توجه داشته باشید که قبل از هرگونه تست، باید دقت کنید که آیا روشنایی، ایمنی و دسترسی به برق قطع شده است و همچنین تمامی احتیاط‌های لازم را برای جلوگیری از خطرات احتمالی رعایت کنید. به دقت دستورات و راهنمایی‌های تولید کننده را برای تست رله حرارتی مورد استفاده بخوانید و از آنها پیروی کنید.
مهمترین حالات تست رله حرارتی عبارتند از:
1) تست حد نصاب تحریک (Pick-up Test)
در این تست، با قرار دادن رله حرارتی در یک محیط با دمای بالا، عملکرد آن را نسبت به رسیدن به حد نصاب تحریک و قطع جریان بررسی می‌کنید. برای این منظور، دمای محیط را به مقداری که تحریک کننده رله فعال شود تنظیم می‌کنید و سپس عملکرد رله را بررسی می‌کنید.
2) تست بازگشت به حالت اولیه (Reset Test)
در این تست، رله حرارتی را به طور مداوم در یک محیط با دمای بالا قرار می‌دهید تا تحریک شود و جریان را قطع کند. سپس، محیط را به دمای اولیه خنک می‌کنید و مشاهده می‌کنید که آیا رله به حالت اولیه خود بازمی‌گردد و جریان را مجدداً ادامه می‌دهد یا خیر.
3) تست برای بررسی حساسیت دمایی (Temperature Sensitivity Test)
در این تست، میزان حساسیت دمایی رله حرارتی بررسی می‌شود. برای این منظور، دما را به طور پیوسته افزایش می‌دهید و زمانی که رله تحریک شده و جریان را قطع می‌کند، دما را ثابت می‌کنید و مشاهده می‌کنید که در چه مقداری از دما رله دقیقاً تحریک شده است.
4) تست مدت زمان حفاظت (Time Delay Test)
در این تست، مدت زمانی که رله حرارتی پس از تحریک جریان را قطع می‌کند را بررسی می‌کنید. برای این منظور، رله را در محیطی با دمای بالا قرار داده و زمانی که تحریک شده و جریان را قطع کرده است را اندازه‌گیری می‌کنید تا مشخص شود که رله در چه مدت زمانی پس از تحریک جریان را قطع می‌کند.
5) تست تعمل و ترمیم (Operational and Reset Test)
در این تست، رله حرارتی را به طور مکرر تحریک و ترمیم می‌کنند تا عملکرد و استحکام رله بررسی شود.
سخن پایانی
تا اینجای کار متوجه شدیم که رله حرارتی یک دستگاه الکترومکانیکی است که وظیفه حفاظت از سیستم‌ها و تجهیزات الکتریکی در برابر افزایش ناگهانی دما را دارد. این قطعه در واقع یک سوئیچ الکترومکانیکی است که با تغییر دما، وضعیت سوئیچ را تغییر می‌دهد و سیستم را قطع یا وصل می‌کند. با اینکه رله حرارتی به عنوان یک راه حفاظت از سیستم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما در برخی موارد ممکن است نیاز به راه‌حل‌های حفاظت دیگری مانند استفاده از سنسورهای دما دقیق‌تر یا استفاده از سیستم‌های کنترل دما با استفاده از میکروکنترلرها باشد، بنابراین، در انتخاب روشی برای حفاظت از سیستم، باید نیازها و محدودیت‌های خاص خود را در نظر بگیرید و با متخصصین در این زمینه مشورت کنید. شرکت عمران نیرو یکی از شرکت‌های فعال در حوزه برق صنعتی است که آماده فروش تجهیزات و ارائه مشاوره به شما مشتریان عزیز است.
0 دیدگاه
دیدگاهی در رابطه با این نوشته به ثبت نرسیده است.
شما اولین نفر باشید.