تعریف قابل‌اعتماد رله عبارت است از «ترکیبی از تجهیزات پایش و حسگری». رله با تغییر شرایط در یک مدار الکتریکی (کنترل) به کار می‌افتد تا عملکرد تجهیزات الکتریکی در همان مدار یا مدار الکتریکی دیگری (بار) را تحت تأثیر قرار دهد.

کتاب الکترونیکی اختصاصی ما را ببینید: راهنمای جامع رله‌ها!

 

رله واسط چیست؟

رله واسط در واقع یک رله کمکی است که عمدتاً در مدارهای کنترل و ابزار دقیق برای اتصال، ایزوله‌سازی یا جداسازی دو مدار یا تجهیز متفاوت به کار می‌رود. اجزای رله شامل یک سیم‌پیچ است که با منبع برق DC انرژی‌دار می‌شود و کنتاکت‌های رله (به‌طور معمول باز یا به‌طور معمول بسته) را برای فعال‌کردن مدار دیگری به کار می‌اندازد.

باید بدانید که رله‌های واسط با رله‌های حفاظتی و کنترلی تفاوت دارند و هرکدام در سیستم‌های قدرت و کنترل، وظایف و نقش‌های متفاوتی ایفا می‌کنند. وظیفه اصلی رله حفاظتی، محافظت از سرویس در برابر وقفه یا جلوگیری از آسیب به تجهیزات است. رله کنترلی وظایف منطقی را انجام می‌دهد و در سیستم‌های کنترل مدرن اغلب PLC جایگزین آن می‌شود.

 

شکل ۱. نمای روبه‌رو و جانبی رله ABB RXMM 1 با ۲ سیم‌پیچ که هرکدام دارای ۳ کنتاکت NO با ولتاژ نامی ۴۸ تا ۵۵ VDC هستند؛ مناسب کاربردهایی که به کنتاکت‌های کمی نیاز دارند.

 

رله‌های واسط را می‌توان با ولتاژهای مختلف شارژ کرد و به همین ترتیب، کنتاکت‌های مختلف را می‌توان برای سطوح ولتاژ متفاوت به کار برد. مهندسان می‌توانند مدارها و منطق‌های متنوع و ایمنی را برای کنترل و راه‌اندازی تجهیزات الکتریکی طراحی کنند. مهم‌ترین پارامترهایی که هنگام انتخاب رله‌های واسط برای مدار هدف باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:

• ولتاژی که برای انرژی‌دار کردن سیم‌پیچ استفاده می‌شود باید با ولتاژ مدار کنترل مطابقت داشته باشد: ۲۴/۵۰/۲۳۰ VDC یا ۱۱۵/۲۳۰ VAC.
• تعداد کنتاکت‌های رله واسط و مقادیر نامی جریان و ولتاژ آن‌ها باید حداقل با نیازهای مدار بار برابر باشد.

   

شکل ۲. رله ABB RXME 1 با ولتاژ نامی DC برابر با ۲۲۰ تا ۲۵۰ V و ۴ کنتاکت سنگین‌کار: ۲ کنتاکت NO و ۲ کنتاکت NC.

 

رله‌های واسط چگونه با DI و DO استفاده می‌شوند؟

در یک نیروگاه، جمع‌آوری داده‌ها شامل سه نوع داده است: داده‌های آنالوگ، گسسته و پالسی. اغلب در SCADA/DCS، سیگنال‌های فیلد در پنل‌های مارشالینگ خاتمه می‌یابند تا تجهیزات نیروگاه کنترل و پایش شوند و وضعیت‌هایی مانند روشن/خاموش بودن لیمیت‌سوئیچ، شروع/توقف، فیدبک، پمپ‌ها، ایزولاتورها، بریکرها یا موقعیت‌های تعویض‌کننده نوار گزارش شوند.

سیگنال‌های نشان‌دهنده به‌صورت محلی به برد ورودی دیجیتال در ترمینال (RTU) متصل می‌شوند. گزارش وضعیت جدید یک سیگنال نشان‌دهنده زمانی انجام می‌شود که یکی از شرایط زیر برقرار باشد:

1. وضعیت سیگنال نشان‌دهنده تغییر کرده باشد؛ برای مثال، یک بریکر از حالت باز به بسته تغییر کند.
2. سیگنال نشان‌دهنده فعال شده باشد.
3. راه‌اندازی سرد یا گرم RTU/PLC/کنترلر.

 

نوع دیگری از اطلاعاتی که از مرکز کنترل به یک ترمینال ارسال می‌شود، فرمان‌ها هستند. خروجی‌های فرمان ترمینال برای کنترل مستقیم یک تجهیز در نیروگاه محلی یا تجهیزات کنترل از راه دور، یا کنترل آن‌ها از طریق رله‌های واسط، در نظر گرفته شده‌اند.

در مورد این ولتاژها در پنل‌های مارشالینگ سیگنال، می‌بینیم که ایزولاسیون بین دو سطح ولتاژ چگونه انجام می‌شود. فرض کنید باید تجهیزی را راه‌اندازی کنیم که به ۱۲۰ AC نیاز دارد، اما PLC تنها می‌تواند خروجی ۲۴ VDC ارائه دهد. در این حالت، سیم‌پیچ رله واسط با ۲۴ VDC انرژی‌دار می‌شود. در نتیجه، کنتاکت‌های رله عمل می‌کنند (بسته می‌شوند) تا ۱۲۰ VAC را برای راه‌اندازی تجهیز منتقل کنند. به بیان ساده، از ولتاژ کم برای کنترل تجهیزات ولتاژبالا استفاده می‌کنیم.

در این سناریو، رله واسط همچنین نوعی حفاظت برای PLC گران‌قیمت در برابر افزایش ولتاژ از سمت دیگر فراهم می‌کند. در بدترین حالت، رله ممکن است در اثر اضافه‌ولتاژ آسیب ببیند که در این صورت، تنها کافی است آن را تعویض کنیم.

 

شکل ۳. رله واسط Phoenix با ولتاژ ۲۲۰ VAC/DC و یک کنتاکت NO.

 

نمودار سیم‌کشی در شکل ۴ نشان می‌دهد که چگونه از رله واسط بین دو مدار با سطوح ولتاژ متفاوت استفاده شده است تا وضعیت حالت تنظیم ولتاژ «خودکار/دستی» به برد ورودی دیجیتال کنترلر ارسال شود. مدار سمت راست با ولتاژ ۲۳۰ VDC کار می‌کند تا سیم‌پیچ رله را انرژی‌دار کند. هنگامی که سیم‌پیچ رله انرژی‌دار می‌شود، کنتاکت NO (به‌طور معمول باز) آن بسته می‌شود و مدار ۴۸ VDC از طریق کنتاکت رله عبور می‌کند تا کانال DI در سمت چپ در وضعیت High قرار گیرد.

 

شکل ۴. نمودار سیم‌کشی سخت‌سیمی؛ رله واسط برای گزارش حالت «خودکار/دستی تنظیم ولتاژ» به SCADA

 

مزایای رله‌های واسط

1. همان‌طور که گفته شد، رله‌های واسط دو سیستم را که با سطوح ولتاژ متفاوت کار می‌کنند به یکدیگر متصل می‌کنند و در صورت آسیب‌دیدن یک طرف بر اثر اتصال کوتاه، می‌توانند از سمت سیستم کنترل محافظت کنند.
2. برای اینترلاک، حفاظت و ایزولاسیون سیستم‌های کنترل صنعتی با مقادیر نامی و مشخصات کنتاکت متنوع بسیار مناسب هستند.
3. اقتصادی‌ترین و ایمن‌ترین رابط بین اجزای کنترل ولتاژ پایین و تجهیزات عملیاتی ولتاژبالا، مانند موتورهای پمپ، هستند.
4. سیم‌پیچ رله واسط را می‌توان با ولتاژ پایین انرژی‌دار کرد و از کنتاکت‌های رله برای مدارهایی با ولتاژ و جریان بالا استفاده کرد.
5. ایزولاسیون بین مدارها را در برابر جهش‌های ولتاژ فراهم می‌کند.
6. یک رله را می‌توان برای کنترل چند مدار یا رله دیگر به کار برد؛ این کار با فعال‌کردن چندین کنتاکت NO/NC مورد استفاده در مدارهای مختلف انجام می‌شود.

 

خلاصه

نقش رله‌های واسط در مدار کنترل، ایجاد ارتباط بین دو مدار با سطوح ولتاژ متفاوت برای اطمینان از سازگاری و ایزولاسیون است. از دیدگاه ایمنی، رله‌های واسط با تحمل بارهای بالاتر از آسیب‌دیدن اجزای حساس جلوگیری می‌کنند. کاربردهای رایج رله‌های واسط شامل اینترلاک، حفاظت، گزارش وضعیت و راه‌اندازی تجهیزات از طریق فرمان‌ها است.

پارامترهای انتخاب رله برای مهندس شامل مقادیر نامی ولتاژ، پیکربندی کنتاکت‌ها و شرایط محیطی است تا بتواند بهترین رله را برای هر کاربرد انتخاب کند.

 

تمام تصاویر با اجازه نویسنده استفاده شده‌اند