کاربرد رله‌ها در سیستم‌های سیگنال

رله چیست؟

رله یک سوئیچ الکتریکی است که از نیروی الکترومغناطیسی برای کنترل باز و بسته شدن یک یا چند مدار الکتریکی استفاده می‌کند. معمولاً از اجزای اصلی مانند الکترومغناطیس، تماس‌ها و فنرهایی تشکیل شده است. هنگامی که سیم پیچ الکترومغناطیس تغذیه می‌شود، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که آرماتور را جذب یا آزاد می‌کند و در نتیجه تماس‌ها را به حرکت درمی‌آورد تا اتصال یا قطع مدار را انجام دهد.

طبقه‌بندی رله‌ها

رله‌ها عمدتاً به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: رله‌های مستقیم جریان (DC) و رله‌های متناوب جریان (AC).

• رله‌های DC:

  • منبع تغذیه: توسط منبع DC تغذیه می‌شود.
  • طبقه‌بندی: بر اساس قطبیت جریان، می‌توان آنها را به رله‌های غیرقطبی، رله‌های قطبی و رله‌های متمایل تقسیم‌بندی کرد.
  • اصل عملکرد: همه آنها رله‌های الکترومغناطیسی هستند که با استفاده از میدان مغناطیسی تولید شده از سیم پیچ تغذیه شده، آرماتور را جذب می‌کنند و در نتیجه سیستم تماس را به حرکت درمی‌آورند.

• رله‌های AC:

  • منبع تغذیه: توسط منبع AC تغذیه می‌شود.
  • طبقه‌بندی: بر اساس اصل عملکرد، شامل رله‌های الکترومغناطیسی و رله‌های القایی می‌شوند.
    • رله الکترومغناطیسی: مشابه یک رله الکترومغناطیسی DC عمل می‌کند، اما هسته آن معمولاً شامل یک سیم پیچ یا حلقه تنظیم کننده است تا از لرزش آرماتور ناشی از عبور صفر جریان AC جلوگیری کند.
    • رله القایی: از تعامل بین میدان مغناطیسی متناوب تولید شده توسط سیم پیچ و جریان‌های القایی در یک قطعه قابل حرکت (مانند پره) توسط یک میدان مغناطیسی متناوب دیگر برای ایجاد نیروی الکترومغناطیسی که پره را به چرخش درمی‌آورد و رله را فعال می‌کند، استفاده می‌کند.

کاربرد رله‌ها در سیستم‌های سیگنال‌رسانی راه‌آهن

رله‌ها در سیستم‌های سیگنال‌رسانی راه‌آهن به طور گسترده استفاده می‌شوند. انواع اصلی شامل: رله‌های DC غیرقطبی، رله‌های قطبی، رله‌های قطبی حفظ‌کننده و رله‌های AC می‌باشند.

• رله DC غیرقطبی:

  • یک رله الکترومغناطیسی DC که سیم پیچ آن قطبیتی ندارد و می‌تواند به منبع DC با هر قطبیتی متصل شود و به طور مطمئن با تغذیه فعال می‌شود.

• رله قطبی:

  • یک رله DC قطبی با قطبیت ثابت مثبت و منفی برای سیم پیچ خود که نیاز به اتصال به منبع DC با قطبیت مشخص دارد.
  • وقتی جریان مثبت از سیم پیچ عبور می‌کند، تماس جلو با تماس مشترک بسته می‌شود؛ وقتی جریان منفی عبور می‌کند، تماس عقب با تماس مشترک بسته می‌شود؛ وقتی سیم پیچ بدون تغذیه است، رله فعال نمی‌شود.

• رله قطبی حفظ‌کننده:

  • یک نوع خاص از رله قطبی که هم قطبیت و هم ویژگی حفظ دارد.
  • هنگام تغذیه، تماس‌های مربوطه بر اساس قطبیت جریان سیم پیچ بسته می‌شوند؛ بعد از قطع تغذیه، تماس‌ها در وضعیت قبلی خود باقی می‌مانند تا جریان با قطبیت معکوس اعمال شود. این ویژگی "حافظه" آن را در مدارهای منطقی به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌دهد.

• رله‌های AC:

  • تغذیه شده با AC، شامل انواع مختلفی مانند رله‌های انتقال فیلامنت لامپ سیگنال، کدگذارهای الکتریکی نوع FD، رله‌های دو عنصر و دو موقعیت نوع JRJC و رله‌های مستقیم‌کننده.

• رله مستقیم‌کننده:

  • نسخه بهبود یافته از یک رله DC غیرقطبی. آن شامل یک مستقیم‌کننده و پایدارساز ولتاژ در ورودی خود است که AC را به DC تبدیل می‌کند و سپس آن را به سیم پیچ رله تغذیه می‌کند.
  • رله DJ (رله فیلامنت) استفاده شده در لامپ‌های سیگنال معمولاً از این نوع رله استفاده می‌کند.

• رله دو عنصر و دو موقعیت:

  • یک رله القایی نمونه. از تعامل جریان‌های القایی در یک پره توسط دو میدان مغناطیسی متناوب (معمولاً از تغذیه خط و تغذیه محلی) برای ایجاد نیروی الکترومغناطیسی که پره را به چرخش درمی‌آورد و رله را فعال می‌کند، استفاده می‌کند.
  • رله GJ (رله خط) در مدار 25Hz حساس به فاز یک رله از این نوع است.

• رله زمان‌دار:

  • یک رله با ویژگی تأخیر زمانی. وقتی یک سیگنال ورودی اعمال یا حذف می‌شود، تماس‌های خروجی آن فقط پس از یک تأخیر زمانی پیش‌تعیین شده بسته یا باز می‌شوند.
  • رله‌های زمان‌دار معمولاً در مدارهای شروع تغییر مسیر برای کنترل زمانی در حین تغییر مسیر استفاده می‌شوند.

دلایل استفاده از رله‌ها در سیستم‌های سیگنال‌رسانی راه‌آهن

• قابلیت اطمینان بالا:به عنوان یک مؤلفه سوئیچینگ پخته، رله‌ها ساختار ساده، عملکرد پایدار و می‌توانند به طور مطمئن برای مدت طولانی تحت شرایط محیطی سخت راه‌آهن (مانند تغییرات دما، لرزش، رطوبت و گرد و غبار) عمل کنند. این موضوع برای تضمین عملکرد ایمن تجهیزات کلیدی مانند سیگنال‌ها، تغییر مسیرها و مدارهای خطی بسیار مهم است.
• امان بالا:اصل طراحی "فاش-سیف" رله‌ها اساس استفاده آنها در سیگنال‌رسانی راه‌آهن است. وقتی رله خراب می‌شود (مانند شکست سیم پیچ یا قطع تغذیه)، تماس‌ها به دلیل گرانش یا نیروی فنر خودکار باز می‌شوند و سیستم سیگنال‌رسانی به وضعیت ایمن‌ترین (مانند نمایش رنگ قرمز) وارد می‌شود، که موجب کاهش خطر وقوع حوادث می‌شود.
• دقت و قطعیت بالا:رله‌ها زمان‌های پاسخ کوتاه و قابل پیش‌بینی دارند که کنترل دقیق سوئیچینگ را ممکن می‌سازد. در منطق پیچیده متقاطع، عملیات رله‌ها بسیار قطعی است و دقت کنترل سیگنال را تضمین می‌کند.
• انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری:مدارهای منطقی رله (متقاطع رله‌ای) می‌توانند منطق کنترل پیچیده را از طریق روش‌های مختلف پیوندی اجرا کنند. سیستم به طور آسان طراحی، اصلاح و گسترش می‌یابد بر اساس چیدمان ایستگاه و نیازهای عملیاتی.
• جداشدگی الکتریکی خوب:مدار کنترل (طرف سیم پیچ) و مدار کنترل شده (طرف تماس) یک رله کاملاً جدا شده‌اند، که ایمنی و مقاومت سیستم در برابر تداخل را افزایش می‌دهد.