ما هو الريليه (المرحل)

الريليه أو الريلاي أو المرحل (بالإنجليزية: Relay) هو مفتاح كهربائي يسمح لدائرة تسمى (دائرة التحكم) بالتحكم في دائرة أخرى تسمى دائرة القدرة من خلال فتح وإغلاق نقاط ملامساته استجابةً لتنشيط أو إلغاء تنشيط ملفه.

ويشبه الكونتاكتور في العمل والتركيب ولكن يتحمل تيار أقل من الكونتاكتور.

ولكل نوع من أنواع الريليه رمز يميزه عن غيره كما في الصورة التالية

محتويات

تركيب الريليه

ويتكون من الأجزاء التالية :

الإطار: إطار شديد التحمل يحتوي على أجزاء المرحل ويدعمها.
ملف Coil: وهو عبارة عن سلك نحاسي معزول وملفوف حول قلب حديدي.
قطعه متحركة تسمى بالـ Armature: تعمل على فتح وغلق نقاط التلامس.
زنبرك spring: يعمل على إعادة الـ Armature الى موضعه الأصلي.
نقاط تلامس Contacts: يوجد نقاط تلامس مفتوحة ومغلقة وهي التي تعمل على فتح أو غلق الدائرة.
قاعدة تثبيت: يثبت الريليه على قاعدة تثبيت خاصة به ويوجد بعض الأنواع التي يتم تثبيتها على الكروت الإلكترونية المطبوعة.

طريقة عمل الريليه

في الوضع الطبيعي عند عدم وجود تيار خلال الملف يتم إبقاء الذراع الحديدية Armature بعيدًا عن قلب الملف بواسطة الشد الناتج عن الزنبرك. وعند توصيل التيار للملف يتولد مجال كهرومغناطيسي.

يؤدي هذا المجال بدوره إلى جذب الذراع الحديدية Armature. وتؤدي حركة الذراع إلى تغيير النقاط المفتوحة NO إلى مغلقة، وتتغير النقاط المفتوحة NC إلى مغلقة.

وتبقى النقاط على هذه الحالة الجديدة طالما أن الجهد الكهربائي متصل بالملف وعند فصل الجهد الكهربي عن الملف يغير تلامساته إلى وضعها الأصلي.

ويتم عزل الملف والملامسات عن بعضها البعض.

نقاط تلامس الريليه

بشكل عام هناك أربعة أنواع من النقاط الطرفية في المرحل
نقاط الملف: طرفين يتم توصليهم للتحكم في آلية التبديل الخاصة بالريليه. ويتم توصيل مصدر طاقة منخفض بهذه الأطراف لتنشيط (تشغيل) وإلغاء تنشيط المرحل. يمكن أن يكون المصدر متردد AC أو مستمر DC حسب نوع المرحل.

النقطة المشتركة COM: يشير COM إلى الطرف المشترك للمرحل هذا هو طرف نقطة الخروج Output الخاصة بالمرحل حيث يتم توصيل أحد طرفي دائرة الحمل بها.
هذه النقطة متصلة داخليًا بأحدى النقطتين المفتوحة او المغلقة اعتمادًا على حالة المرحل.

نقطة مفتوحة Normally Open NO وهي نقطة تتصل بالحمل وتبقى مفتوحة في حالة أن المرحل غير نشط active وعند تنشيط الريليه تتغير النقطة إلى مغلقة.

‏نقطة مغلقة Normally Closed NC نقطة أخرى تتصل بالحمل وتكون مغلقة عندما يكون الريليه غير نشط وفي حالة تنشيط ملفه بتوصيله بالتيار تتغير النقطة إلى مفتوحة.

الأقطاب والتحويلة Poles & Throw

القطب pole يقصد به المفتاح داخل الريليه والذي يتم توصيله بالدخل input.

التحويلة Throw فهي نقاط التلامس التي من الممكن أن يتصل بها القطب الواحد وتكون متصلة بالخرج output.

فالريليه الذي يمتلك قطب وتحويلة واحدة ( single pole single throw )
يمكنه التحكم في دائرة واحدة فقط إما إيقافها أو تشغيلها،

بينما المرحل الذي يحتوي على قطب واحد وتحويلتين فيمكنه التحكم في دائرتين، أي التبديل من دائرة إلى أخرى عن طريق فتح دائرة وإغلاق أخرى أثناء التبديل (تشغيل وإيقاف) كما هو واضح في الصورة

وحسب هذا التصنيف يوجد اربعة انواع من الريليه

مرحل SPST وهو اختصار ل single pole single throw

وتعني قطب واحد وتحويلة واحدة ويتحكم بدائرة واحدة.

مرحل SPDT اختصار single pole double throw relay
اي قطب واحد وتحويلة مزدوجة

قطب واحد يعني انها تتحكم بدائرة واحدة فقط في الوقت ذاته. تحويلة مزدوجة تعني أن القطب لديه حالتين يمكنه التوصيل بهما
وتكون إحدى الدوائر مفتوحة والأخرى مغلقة والعكس.

مرحل DPST اختصار ل double pole single throw أي قطب مزدوج وتحويلة

يعني القطب المزدوج أنه يمكنه التحكم في دائرتين منفردتين معزولتين تمامًا.
وتعني التحويلة الواحدة أن لكل قطب دائرة واحده يمكنه التحكم في توصيلها.

يمكن لمرحل DPST تبديل دائرتين في وقت واحد أي تغييرهما لدائرتين مغلقة أو مفتوحة.

مرحل DPDT اختصار double pole double throw. وتعني
يعني القطب المزدوج أنه يمكنه التحكم في دائرتين بينما تعني التحويلة المزدوجة أن كل قطب يمكنه التوصيل في دائرتين منفصلتين

يمكن اعتبار مرحل DPDT على أنه مرحلان SPDT ولكن تبديلهما متزامن.

يمكن أن يحتوي المرحل ما يصل إلى 12 قطب.

أنواع الريليه

للمرحل أنواع كثيرة وعديدة وسنتطرق لبعض الأنواع الشائعة فقط

الريليه الكهروميكانيكي Electromechanical Relay

يحتوي هذا النوع من المرحلات على ملف كهرومغناطيسي ونقاط تلامس متحركة. عندما يتم تنشيط الملف فإنه ينتج مجال مغناطيسي. يجذب هذا المجال المغناطيسي الذراع المتحركة والتي تعمل على تغيير نقاط التلامس.

عندما يتم إلغاء تنشيط الملف، فإن الملف يفقد المجال المغناطيسي ويعمل الزنبرك على سحب الذراع المتحركة الى موضعها الأصلي وتعود نقاط التلامس لحالتها الطبيعية

وتم تصميم مرحل EMR للعمل على مصدر التيار المتردد أو المستمر اعتمادًا على التطبيق المستخدم من أجله. ويختلف تركيب مرحل AC وال DC عن بعضهما البعض من خلال وجود اختلاف طفيف في تركيب الملف الخاص به. ويحتوي ملف التيار المستمر على دايود freewheeling للحماية من القوة الدافعة العكسية.

ولا يهم قطبية المصدر في الريليه فهو يقوم بتنشيط الملف في كلتا الحالتين ولكن إذا كان هناك دايود freewheeling مثبت، فيجب مراعاة القطبية.

العيب الرئيسي لمرحل EMR هو أن ملامساته تنتج قوسًا أثناء التغيير مما يؤدي إلى زيادة مقاومته بمرور الوقت وتقليل عمر الريليه

الريليه الإلكتروني Solid-state relay

ويسمى مرحل الحالة الصلبة Solid-state relay واختصاره (SSR) وهو عبارة عن ريليه لا يحتوي على أجزاء ميكانيكية متحركة ولا على ملف بعكس المرحل الاعتيادي ويقوم بنفس المهام التي يؤديها المرحل العادي ولكن باستخدام أشباه الموصلات مثل الدايود والترانزستور وثايرستور الترياق بدلًا عن القطع المتحركة فبالتالي لا يولد صوت أو شرارة أثناء عملية فتح وإغلاق الدائرة. وهذا أيضًا يزيد من في فترة عمر المرحل.

ومن أهم ميزات الريليه الإلكتروني انه يوفر عزل بين المدخل والمخرج يمكن ان يصل إلى عدة كيلو من الفولت.

الريليه الإلكتروحراري Electrothermal Relay

يتكون المرحل الكهروحراري من قطعة ثنائية المعدن أي معدنين لهما معاملات تمدد حراري مختلفة.
عند مرور التيار عبر الموصل فإنه ينتج حرارة وبسبب إرتفاع درجة حرارة يتمدد المعدن .
ويتمدد المعدن الذي يمتلك معامل تمدد حراري عالي أكثر من المعدن الآخر. ونتيجة لذلك ينحني المعدن ويعمل على غلق نقاط التلامس.

الريليه النبضي impulse Relay

عند الضغط على مفتاح الـ push button للريليه تتولد نبضة كهربية الى ملف التشغيل تؤدي إلى تغيير تلامساته فيفتح النقاط المغلقة NC ويغلق النقاط المفتوحة NO ويحافظ على حالته الجديدة حتى يتم الضغط على المفتاح مرة ثانيه عندها يبدل تلامساته إلى حالتها السابقة.

والمميز فيه أنه يحافظ على وضعه الجديد ولا يعود إلى الوضع الأصلي اذا انقطع الجهد الكهربي عن ملفه.