Röle nedir? Röle çeşitleri nelerdir?

Röleler elektrik ve elektronik sistemlerin en çok kullanılan devre elemanlarından biridir. Rölenin tanımını, çalışma prensibini ve çeşitlerini bilmeniz elektronik sistemlerin mantığını anlamanız açısından çok çok önemlidir. Tüm yönleri ile röleleri incelemeye rölenin ne olduğunu tanımlayarak başlayalım.

Röle nedir?

Röle, elektrik devrelerinde özellikle elektrik kumanda devrelerinde kullanılan ve düşük akımları anahtarlama kabiliyetine sahip elektromekanik bir devre elemanıdır. Rölenin bobinine çok düşük bir enerji uygulanarak kontaklarından daha büyük akımlar anahtarlanabilir.

Bu ürünün farklı bir tarifini de zihninizde daha iyi canlandırması için şöyle yapalım:

Diyelim ki üzerinize doğru hızla bir aracın yaklaştığını düşünün. Beyninizin bir yerlerinde anında adrenalin hormonu salgılanır ve tüm vücudunuzla araçtan kaçarsınız. Beynin ufak bir noktasının tetiklenmesi ile ayaklarınız, tüm vücudunuz harekete geçer ve ezilmekten kurtulursunuz.

Röleler de aşağı yukarı bu prensiple çalışır. Bir noktası küçük bir akımla tetiklenir ve başka bir noktada daha büyük akımlar anahtarlanabilir.

Rölenin iç yapısı çok karmaşık değildir. Sabit ve hareketli kontaklar, boyunduruk, bobin (elektromanyetizma) ve bobin/kontak uçlarından oluşur.

Elektromanyetizma rölenin çalışmasında büyük rol oynar. Bir bakır tel metal bir cisme sarıldığında ve üzerine elektriksel bir sinyal uygulandığında (yani akım geçtiğinde) mıknatıs özelliği kazanır. Yani bakır ile sarılı bir metal parça mıknatıs gibi hareket edebilir ve diğer metalleri kendi menzili içine çekebilir.

Hareketli ve sabit kontaklar: Bobin enerjilendiğinde hareketli kontak boyunduruğa yaklaşır ve sabit kontaklar üzerinde konum değiştirir.

Bobin uçlarına bobin gerilimi uygulanır ve kontak uçlarından da röleden çıkış alınır.

Röle ne işe yarar?

Sensörler inanılmaz derecede hassas elektronik parçalardır ve sadece küçük elektrik akımları üretebilirler. Mantıken büyük bir akım kullanan cihazın büyük akımlarla anahtarlanması gerekir. Ancak röleler bu boşluğu kapatır ve gereksinimi ortadan kaldırır. Çok daha küçük akımlarla, daha büyük akımlara ihtiyacı olan parçaları sürebiliriz. Yani sensör çıkışındaki küçük bir akım tıpkı bir amplifikatör gibi yükseltilebilir ve bir anahtar gibi anahtarlanabilir.

Rölenin çalışma prensibi

Röleler kontaklarını açıp kapayabilmek için bir kuvvete ihtiyaç duyarlar. Bu kuvveti sağlayan bobindir. Bobin enerjilendiğinde oluşan elektromekanik alan kontakları harekete geçirir ve kontaklar konum değiştirir. Enerji kesildiğinde tekrar ilk konumuna döner.

Kafanızda şöyle canlandırabilirsiniz. Evdeki lambayı yakmak için elektrik anahtarına basarsınız ve devre yolunu açıp ortamı aydınlatırsınız.  İşte rölenin kontaklarını değiştirmesini sağlamanız için de bobinine enerji vermelisiniz. Elektrik anahtarına bir kuvvet uygularsınız ve ışığı yakarsınız. Kontakların değişmesini sağlayacak kuvveti elde edebilmeniz için bobinine elektrik gelmesi gerekir. Bobin enerjilendiğinde veya enerjisi kesildiğinde kontakları konum değiştirecektir ve enerjiyi başka amaçlarla kullanılmak üzere bir yerden bir yere iletecektir.

(En aşağıda paylaştığımız videolarda çalışma prensibini animasyon olarak görebilirsiniz.)

Oda sıcaklığınız değiştikçe fanı açıp kapatan elektronik bir soğutma sistemi kurmak istediğinizi varsayalım. Sıcaklığı algılamak için bir termometre kullanabilirsiniz. Ancak termometre küçük bir akım üretecektir ve bu akım fanı başlatmaya yetmeyecektir. Bu durumda termometre devresini bir rölenin giriş devresine bağlayabilirsiniz. Devrede küçük bir akım aktığında, rölenin çıkış kontaklarını aktive eder. Böylece daha büyük bir akımın akmasını ve fanın açılmasını sağlar.

Röle bağlantısı

Röle nasıl bağlanır sorusunun cevabını bir bağlantı şeması üzerinden verelim:

Aşağıdaki röle bağlantı şemasında da görülebileceği gibi bir adet ortak uç (Com) 1 adet normalde kapalı uç ve 1 adette normalde açık uç bulunur. A1 A2 bobin terminallerine enerji verildiğinde bu enversör kontak konum değiştirir. Bu kontak çıkışı elektrik devresinde istenilen yerde kullanılabilir. (PLC’ye gönderilebilir, başka bir devre elemanı enerjilendirilir vs..)

Röle uçları nasıl bulunur?

A1-A2 uçları bobin uçları 11,12,14 şeklindeki uçlar da normalde açık, normalde kapalı veya enversör kontaklara ait çıkış uçlarıdır

Röle kontakları

SPST (Single pole single throw): 1 kontaklı

SPDT (Single pole, double throw): 1 enversör kontaklı

DPST (Double pole, single throw): 2 kontaklı

DPDT (Double pole, double throw): 2 enversör kontaklı

Sırasıyla şöyle gösterilebilirler:

Röle çeşitleri nelerdir?

Çalışma şekline göre ve referans aldığı bilgiye göre çok farklı röle tipleri mevcuttur. (Referans aldığı bilgiden kasıt: Örneğin zaman röleleri kontaklarını değiştirmek için zamanı referans alırlar, termistör röleler ise motor sıcaklık verisini referans alırlar gibi..)

Soketli röleler

Röle tarifine en çok uyan tipleridir. Farklı kontak sayılarında ve farklı bobin gerilimlerinde çok sayıda soketli arayüz röleleri bulunmaktadır.

PLC röleleri

PLC uygulamalarında kullanılan bobini daha az enerji tüketen ve daha fazla izolasyon sağlayan modellerdir.

Zaman röleleri

Zamanı referans alırlar ve saydıkları zaman doğrultusunda kontakları açılıp kapanan tiplerdir.

Termistör röleler

Motor sargı sıcaklığı verisini referans alırlar. Bunu yapabilmesi için PT100 gibi elamanlarla beraber kullanılırlar.

Sıcaklık izleme röleleri

Ortam sıcaklığını referans alırlar. Sıcaklık sensörleri sıcaklığı algılar, röle kontak çıkışı verir.

İzolasyon röleleri

IT sistemlerdeki izolasyon hatalarını tespit eden modellerdir.

Akım ve gerilim izleme röleleri

Akım ve gerilimin olması gereken değerlerin dışına çıkması durumunda çıkış veren tiplerdir.

Faz kontrol röleleri

Fazlardaki faz kaybı faz hatası anormallikleri tespit ederler.

Solid state röleler

Standart rölelere göre daha hızlı bir alternatiftir.

Güvenlik (safety) röleleri

Güvenlik uygulamalarında kullanırlar.

Not: Termik röle tam anlamıyla bir röle çeşidi sayılmaz. Termik röle bir koruma elemanıdır. Bir cihazın röle olarak adlandırılabilmesi için bobin yapısına sahip olması ve enerjiyi anahtarlaması gerekir. Termikler bimetalin ısınması prensibine göre açma yaparlar ve devreleri korurlar.

Röle nerelerde kullanılır?

Rölenin kullanım alanları oldukça geniştir. Bu ürünler, özellikle galvanik izolasyon istenen uygulamalarda, yüksek güç veya yüksek gerilim devresini düşük güç devresiyle kontrol etmenin gerekli olduğu yerlerde kullanılır.  Rölelerin ilk uygulaması, istasyonda alınan zayıf sinyalin bir kontağı kontrol edebildiği ve daha fazla iletim için sinyalin yenileneceği uzun telgraf hatlarında olmuştur. Yüksek gerilimli veya yüksek akımlı cihazlar düşük gerilimli kablolama ve butonlarla kontrol edilebilir. Operatörler yüksek gerilim devresinden izole edilebilir. Mikroişlemciler gibi düşük güçlü cihazlar, elektrik yüklerini doğrudan sürücü kapasitelerinin üzerinde kontrol etmek için röleleri anahtarlayabilir. Bugün röleler endüstriyel otomasyonda kumanda devrelerinde çok daha farklı amaçlarla kullanılabilmektedir. (Motor devreleri, bilgisayarlar, otomobiller, voltaj regülatörleri, trafik sinyalleme cihazları vs..)

Röle seçiminde dikkat edilecek parametreler

• Kullanım amacı (zaman sayma, anahtarlama, sıcaklık ölçümü, gerilim/akım koruması vs..)
• Çıkış kontağı sayısı ve dizilimi
• Kontakların taşıyabileceği akım ve gerilim seviyesi
• Bobinin besleneceği gerilim seviyesi
• Bobinin enerjilenmesi için gerekli güç veya akım seviyesi
• Kullanılacağı ortam koşulları (sıcaklık, nem, titreşim vs..)
• Elektriksel ve mekanik ömrü
• Montaj şekli (din-rayına, taban sacına, pcb kart üzerine vs..)
• Anahtarlama süresi ( bobin enerjilenmesiyle ve kontakların konum değiştirmesi arasında geçen süre )
• Proje gereksinimine göre özel ihtiyaçlar ( altın kaplama kontak yapısı, varistörlü bobin ihtiyacı, çok küçük boyutlar, özel sertifikasyon ihtiyacı vs..)

Röle arızası nasıl anlaşılır?

Rölenin çekip çekmediğini kontak uçlarını bir multimetre yardımıyla ölçerek anlayabilirsiniz. Ayrıca bobin yanması durumunda ise bobin uçlarında kararmalar gözlemlenir. Başlıca röle arızaları şunlardır:

• Bobin yanması
• Röle bobinine taşıyabileceğinden fazla akım veya gerilim uygulanması
• AC çalışan bir rölenin DC ile beslenmesi ya da tam tersi
• Kontak yapışması
• Yardımcı kontakların taşıyabileceğinden fazla akıma maruz kalması
• Çalışma sıcaklıkları dışında kullanılması
• Mekanik veya elektriksel ömrünün dolması
• Sesli çalışma
• Nemli, tozlu veya titreşim altındaki bir ortamda bulunması
• Bobine yeterli enerjinin gitmemesi

Röle ile kontaktör arasındaki fark nedir?

Aslında iki ürün de çalışma prensibi olarak aynı mantıkta çalışmaktadırlar. Röleler daha düşük güçleri anahtarlamada kullanırlar. Kontaktörler ise çok daha yüksek güçlerde anahtarlama yapabilir. Dolayısıyla rölelerin boyutları kontaktörlere göre daha kompakt yapılıdır. Röleler genelde kumanda devrelerinde kullanılırken kontaktörler güç devrelerinde kullanılabilir. Rölelerin bobinleri de daha az güç tüketimine sahiptir.

Röleyi kim icat etmiştir?

Röleler, 1835 yılında Amerikalı elektromanyetizma öncüsü Joseph Henry tarafından icat edilmiştir. New Jersey Koleji’ndeki bir deneyde, Henry daha büyük bir röleyi açmak ve kapatmak için küçük bir elektromıknatıs kullanmış ve rölelerin elektrik makinelerini çok uzun mesafelerde kontrol etmek için kullanılabileceğini ispatlamıştır. Henry’nin bu buluşu daha sonraları telgraflarda, bilgisayarlarda kullanılmış ve transistörlerin kullanımının önünü açmıştır.

Röle sembolü