الريليه الكهروميكانيكية: هي عبارة عن عنصر آهربائي يتكون من مفتاح ميكانيكي يمكن التحكم به آهربائياً من خلال تطبيق جهد على الملف الموجود بداخلها . هذا العنصر يعتبر عنصراً استطاعياً أآثر من آونه عنصراً الكترونيا،ً بالرغم من وجود عناصر تسمى )(Mini Relay ترآب على الدارات الإلكترونية، وهو يتوفر بأحجام متعددة واستطاعات مختلفة تبدأ من 1Ampوحتى ،60Amولها دور آبير في الدارات الصناعية في حال آونها يمكن أن تحل محل الكونتكتور الذي يصدر أصواتاً عالية عند الفتح والإغلاق. ومن أآثر استخداماتها في الدارات الإلكترونية، وهو قيادة مرحلة الخرج النهائي من خلال التحكم بالجهد المطبق على ملف الريليه باستخدام ترانزستور صغير لا يتجاوز تياره . 1Amp لكنه يجب الانتباه أن الريليه تستغرق زمناً بأجزاء الميلي ثانية حتى تستجيب للوصل والفصل، وهذا الزمن ناتج عن عطالتها الميكانيكية، لذا لا يمكننا استخدامها في التطبيقات التي تحتاج إلى سرعات عالية، حيث يستعاض عنها بالثايرستورات الاستطاعية أو الترياآات أو المفاتيح السليكونية. وتنتشر في التطبيقات الصناعية : في دارات المنظمات الكهربائية وأجهزة الـ PLCودارات المصاعد والأبواب الكهربائية والعديد من التطبيقات الأخرى... بالإضافة لكونها تتوفر بتيارات متعددة، هي أيضاً تتوفر بجهود تحكم متعددة أيضا وهي جهود نظامية عالمية: 6V , 9V , 12V , 15V , 24V , 36V , 48V , 60V , 220V .. بعض أشكالها المستخدمة في التطبيقات الصناعية.. بعض أشكالها المستخدمة في الدارات الإلكترونية..
آيف تعمل الريليه : لفهم طريقة عمل الريليه انظر إلى الشكل التالي: لو افترضنا أن هناك ذراعاً معدنيا مستقر في وضعه الطبيعي على محور وافترضنا أن هذا الذراع يمكنه التحرك بحرية على هذا المحور فماذا سيحدث عندما نقرب مغناطيساً إلى هذا الذراع آما هو موضح هنا؟ لاشك أن الذراع سيترك وضعه الطبيعي و سيتحرك إلى الأسفل باتجاه المغناطيس مما يجعل طرفه الآخر يلامس النقطة الحمراء وبذلك يكون هناك اتصال بين النقطة الحمراء والذراع. هذه ببساطة هي طريقة عمل الريليه. وبشكل أعمق، يوضح الشكل التالي رسماً تفصيلياً للبنية الداخلية للريليه حيـث أنـه عنـدما يـتم تغذيـة الوشـيعة ) (Coilفإن الزراع الذي يحمل التماس المتحرك سـوف ينجـذب ويلامـس التمـاس الثابـت مؤديـاً إلـى وصـل الـدارة، وعندما يفقد الملف تهييجه ئؤثر قوة النابض العكسية على الذراع وتعيده إلى وضعيته الأساسية.
أجزاء الريليه : الريليه إذا يتكون من جزئين رئيسيين وهما:
الملف المغناطيسي: و مثلناه سابقاً بالمغناطيس. ولكن بدلاً من المغناطيس العادي فإن الريليه يستخدم المغناطيس الكهربائي وهو عبارة عن قطعة حديدية ملفوف حولها سلك. فعندما نمرر تياراً آهربائياً في السلك يتكون مجال مغناطيسيا وتتحول القطعة الحديدية إلى مغناطيس.
المفتاح ومثلناه سابقا بالذراع في وضعيه الطبيعي: غير ملامس، والآخر وملامس )فهو موصل.( فعند ما يمر تيا ر ثا بت في ا لملف و يبد أ ا لمغنا طيس الكهربائي بالعمل ينجذب الذراع المعدني إلى الأسفل وتكتمل الدائرة فيبدأ التيار في السريان إلى الدائرة.
أنواع الريليه : هناك أنواع مختلفة من الريليهات تصنف حسب عدد نقاط التلامس وعدد حوامل التماسات. فعدد حوامل التماسات يحدد عدد ما يسمى بالأقطاب وعدد نقاط التلامس يحدد ما يسمى بالتحويلات، وأهم هذه الأنواع:
الريليه ذو القطب الواحد والتحويلة الواحدة )(SPST في هذا الريليه يكون هناك ذراع واحدة )أي قطب واحد( وتكون لهذا الذراع نقطة واحدة للتلامس.
الريليه ذو القطب الواحد والتحويلتين )(SPDT في هذا الريليه تكون هناك ذراع واحدة )قطب واحد( ولها نقطتين للتلامس تكون مرتبة بحيث عندما يتحرك الذراع تقوم إحدى النقاط بالتوصيل بينما تكون النقطة الأخرى في وضع الفصل.
الريليه ذو القطبين والتحويلة الواحدة )(DPST في هذا الريليه يوجد هناك ذراعان تتحرآان بنفس الوقت و لكل ذراع نقطة تلامس واحدة.
الريليه ذو القطبين وتحويلتين )(DPDT في هذا الريليه يكون هناك ذراعان تتحرآان بنفس الوقت ولكن لكل ذراع نقطتي تلامس. مهما تكن الفكرة بسيطة، فإنها لا تترسخ إلا بالعيان، لذا أدرج فيما يلي بعضاً من نمازج الريليـه المـستخدمة فـي التطبيقات الإلكترونية والصناعية
استخدام الريليه في تطبيقات دارات التحكم آمفاتيح خرج )....(PLC , Inverter لقد ذآرنـا فـي بدايـة الفقـرة، أن الريليـه لا تقتـصر فقـط علـى التطبيقـات البـسيطة، وإنمـا تتعـدى بكونهـا عنـصراً ٍ يستخدم في لوحات التحكم الصناعية آأداة لحماية الأحمال الكهربائية من أخطار زيادة تيار التحميل. تتوفر هذه الريليه بتيارات قياسية متعددة ) (6 to 250 Ampوتكون قابلة للمعايرة في زمن الفـصل عنـد زيـادة تيـار الحمل، وتيار الفصل الذي يجب أن تفصل الريليه عنده بعد انقضاء زمن الفصل. فمثلاً : لدي محرك ضاغط لسحب المياه من البئر، استطاعته ١٠أحصنة أي 10x736=7360 Wattيعمل على توتر ثلاثي الطور 380Vبتردد 50HZوعمل استطاعة .0.87 والمطلوب: حماية هذا المحرك من خطر التحميل الزائد للمحرك الذي يمكن أن ينجم إما عن انخفاض جهد التغذية أو زيادة الحمل على محور المحرك وأمور أخرى.. الحل: الأمر بسيط جداً!! يجب أن نختار عنصر الريليه بحيث يكون تيارها قريباً من تيـار المحـرك مـع العلـم أن الـشرآات المـصنعة قـد أخـذت بعين الاعتبار استطاعات المحرآات القياسية المصنعة من قبل شرآات المحرآات. إن تيار المحرك يمكن حسابه من العلاقة التالية:
Amp
V Cos
P
P V I Cos I 7.42
3.380.0.87
7360
3. .
= 3. . . ⇒ = = =
ϕ
ϕ هذا هو التيار الاسمي للمحرك، ولكن ما هو التيار الذي يجب أن تفصل عنده الريليه )تيار الحمل الزائد!!(؟؟ إن تيار الحمل الزائد حسب المقاييس العالمية يمكن اعتباره مقبولاً عندما تكون نسبته )% (+5% to 10أما فـوق هذا المجال فيعتبر غير مقبول. لذا يجب أن تتحقق المعادلة التالية:
Ik =1.3× IL حيث أن Ikهو تيار الحمل الزائد الذي يجب معايرة الريليه عليه، و ILهو تيـار الحمـل المحـسوب سـابقا،ً وبالتـالي يكون تيار الفصل للريليه :
Ik= 1.2 x 7.42 = 9.65 A ولكن بقي أن نحدد الزمن الذي يجب أن تفصل عنده الريليه عند استمرار زيادة التيار .. إن هذا الزمن يتراوح عادةُ بين دقيقة واحدة ١٥دقيقة، وأيضاً هو متعلق بتيـار الحمـل الزائـد حيـث آلمـا ازداد تيـار الحمل ازداد تمدد الصفيحة المعدنية للمزدوجة الحرارية الموجودة في داخل الريليه التي يقوم عليها مبدأ العمل. لذا نقوم باختيار ريليه لها مجال تيار ) (8 to 12 Ampوهي قياسية ونعاير الزمن على 10دقائق وسطياً. ولكن عند فصل الريليه بسب زيادة الحمل ماذا نفعل !!؟؟ إن هذه الريليه لها وضعيتين )المفتاح الأزرق على الرسم:(
ƒ الوضعية الأولى ) :(Handحيث لا تعود الريليه إلى الوصل إلى بعد ضغط الزر الأحمر .
ƒ الوضعية الثانية ) :(Autoحيث تعـود الريليـه إلـى الوصـل أوتوماتيكيـا ً بعـد زوال التيـار الزائـد بفتـرة اسـتعادة المزدوجة لدرجة الحرارة الطبيعية لها. الأشكال التالية توضح أنواع الريليه المستخدمة لحماية التجهيزات الصناعية )محرآات – ضواغط – مـصاعد ..( مـن أخطار التحميل الزائد.. حاليا ً أصبحت هناك ريليه إلكترونية، يمكن معايرتها بدقة آبيرة وتعطـي التيـارات علـى الحمـل مـن خـلال محـولات تسمى بمحولات الشدة تكون آوسيط بين العنصر والحمل يمر من خلالها سلك التغذية الرئيسي للحمل . الصفحة التالية تبين المواصـفات الفنيـة لإحـدى أنـواع الريليـه المـستخدمة فـي الـدارات الإلكترونيـة وهـي الأآثـر انتشارا ً في الأسواق . تحتوي على المواصفات والجهود الأعظمية والأصغرية وتـرددات العمـل التـي يمكـن أن تـستجيب لهـا الريليـه فـي الفتح و الإغلاق.
With my best wishes
Mit meinem besten Wünschen