Röle Nasıl Çalışır?
Röle, bağımsız düşük bir güç sinyaliyle bir devrenin kontrol edilmesinin gerekli olduğu ya da birden fazla devrenin tek bir sinyal ile kontrol edilmesi gerektiği yerlerde kullanılır.
Rölenin yapısı ve çalışma prensibi türüne göre değişiklik gösterir. Röleyi oluşturan elemanlar;
• Demi Nüve
• Kontak
• Yay
• Bobin
• Palet
Rölenin giriş kısmı bobindir. Bobinler, 5 V, 9 V, 12 V, 24 V,36 V ve 48 V gibi gerilim değerlerinde çalışacak biçimde üretilirler. Kontak ve palet kısımları bobin ile elektriksel bağlantıya sahip değildirler.
Elektronik sistemlerin genelinde DC mini röleler, yüksek akımla gerilim kontrolünün sağlanması gereken çalışmalarda ise AC röleler kullanılır.
Röle, bir ya da birden fazla olan kontrol sinyalleri için giriş terminalleri ve çalışma kontağı terminallerinden oluşur. Röleler, kontakları temas ettirme, temasını kesme ya da bu iki durumun birleşimi olan herhangi bir sayıda kontak bulundurabilirler.
Röle içerisinde bulunan demir nüveye ince telin birden fazla turla sarılmasıyla oluşan bobine akım uygulandığı zaman N – S manyetik alanları oluşur. Bu alan sayesinde bobinin içende bulunan demir nüve elektromıknatıs haline gelir. Bu sayede paletin kontakları konum değiştirir.
Akım kesildiği zaman demir nüve elektromıknatıs özelliğini kaybetmiş olur. Dolayısıyla esnek gergi yayı paletinin geri çekilmesi ile birlikte kontaklar ilk konuma geri dönerler. Kontaklardan geçen akım sebebiyle birbirleri ile temas eden yüzeyler zamanla oksitlenebilirler. Oksitlenmeyi azaltmak amacı ile kontak yüzeyleri tungsten ya da platin üzerine ince bir gümüş tabaka ile kaplanır.
Rölelerin bağlantısı üzerinde bulunan sabit ve yön değiştiren kontakların belirlenmesiyle birlikte ayarlanır. Çoğunlukla röle üzerinde COM (common ucu, ortak uç), NO (normally open, normalde açık) ve NC (normally closed, normalde kapalı) olacak şekilde 3 farklı bağlantı türü bulunmaktadır.
Bağlantı normalde açık (NO, normally open) olduğu zaman iletim gerçekleşmez. Bobine enerji verilmediğinde ortak uç (Common ucu, COM) ile normalde açık bağlantısı açık devredir. Bobine enerji verildiğinde ise ortak uç ile normalde açık bağlantısı kısa devre olur ve bu şekilde kontaktan akım geçer.
Normalde kapalı (NC, normally closed) bağlantısında ise normalde açık bağlantısı birbirleriyle zıt bir biçimde çalışır. Bobine enerji verilmediği zaman normalde kapalı ve ortak uçları kapanarak kısa devre olur. Bobine enerji verildiği zaman ise normalde kapalı ve ortak uçlar açık devre olur.
Zihninizde canlandırmak adına şu şekilde bir benzerlik de kurabiliriz. Bir odada bulunan lambayı yakmak için elektrik anahtarına basarsınız ve bu şekilde devre yolunu açmış olup odayı aydınlatmış olursunuz. Benzer şekilde de rölenin kontaklarının konum değiştirmesini sağlamak amacıyla bobine enerji vermelisiniz. Bobin enerjilendiğinde ya da enerjisi kesildiği zaman rölenin kontakları konum değiştirecektir ve enerjiyi başka bir şekilde kullanmak üzere bir yerden bir yere iletecektir.
Şu şekilde başka bir benzetme de yapabiliriz:
Karşıdan karşıya geçiyorsunuz ve hızlı bir şekilde size doğru gelmekte olan bir otobüsün olduğunu varsayın. Salgıladığınız adrenalin hormonu sayesinde hızlı bir şekilde otobüsten kaçarsınız değil mi? Yani beyninizin küçük bir noktasının tetiklenmesi ile birlikte harekete geçer ve otobüsün size çarpmasından kurtulursunuz.
İşte röleler de aşağı yukarı bu şekilde bir çalışma prensibine sahiptir. Bir noktası küçük bir akım ile tetiklenir ve başka bir nokta da ise daha büyük akımlar anahtarlanabilir.
Rölelerin yalnızca tek bir kontağa sahip olacak şekilde değil aynı zamanda da birden fazla kontağa sahip olacak şekilde üretildiğini daha öncesinde de belirtmiştik. Bu kontaklara ait olan tanımlamaları şu şekilde ifade edebiliriz:
• SPST (Single Pole Single Throw): 1 adet Kutba ve 1 adet Atmaya sahiptirler.
• SPDT (Single Pole Double Throw): 1 adet Kutba ve 2 adet Atmaya sahiptirler.
• DPST (Double Pole Single Throw): 2 adet Kutba ve 1 adet Atmaya sahiptiler.
• DPDT (Double Pole Double Throw): 2 adet Kutba ve 2 adet Atmaya sahiptirler.
Rölenin nasıl çalıştığını anlamak ve seçim yapmak için röle terminolojisini bilmekte fayda vardır. Bu terimler aşağıda verilmiştir:
• Volt: Elektriksel gerilimi ya da potansiyel farkı ifade eden birimdir.
• Anma Gerilimi: Rölenin çalışması için gerekli olan giriş voltajıdır.
• Çekme/Bırakma Voltajı: Rölenin çalışması için ihtiyaç duyulan minimum gerilim değeri ve çalışan bir rölenin kapanması için gerekli olan maksimum gerilim değeridir.
• Maksimum Bobin Gerilimi: Röleye zarar vermeyecek şekilde, röle bobinine uygulanabilecek maksimum gerilimdir.
• Bobin Direnci: Rölenin sahip olduğu bobinin omik direncidir. Bobin direncinin değeri rölenin ısınmasını belirleyen temel unsurlardandır.
• Amper: Elektrik akımının büyüklüğünü gösteren birimdir.
• Nominal Sürekli Akım: Rölenin daimî olacak şekilde anahtarlayabileceği ve iletebileceği akımdır.
• Maksimum Demeraj Akımı: Röle kontaklarının temas ettiği zamanda kaldırabileceği maksimum akımdır.
• Terminal: Rölenin kontrolünü sağlayan, röleye giren ve çıkan akımların taşındığı kabloların bağlantı noktalarıdır.
• Terminal Bağlantı Yapısı: Somun, geçmeli pabuçla sıkıştırma ya da lehimleme gibi yöntemler sayesinde kabloların röleye bağlanma şeklidir.
• Kontak Mesafesi: Rölenin kontakları ile arasındaki maksimum mesafedir. Röle tarafından anahtarlanabilecek maksimum gerilimi belirler ve rölenin ömrünü direkt olarak etkiler.
• Braket: Rölenin montajını kolaylaştırmayı sağlayan ayrılmaz ya da bağımsız parçasıdır.
• Parazit Bastırma: Rölenin açma ya da kapama sırasında üretmiş olduğu elektriksel gürültüyü bastırmak amacı ile alınan önlemdir.
• Çekme/Bırakma Süresi: Rölenin bobinine enerji uygulanması ile birlikte kontakların birbirine temasına kadar geçen süredir. Benzer biçimde olarak, rölenin bobinine uygulanan enerji kesildiği anla birlikte kontaklar birbirinden ayrılana kadar geçen zamandır.
• Rezistif Yükte Anahtarlama Sayısı: Normal şartlar altında, rölenin bobinine nominal gerilim değeri uygulanmış, kontaklarından ise nominal akım geçirilmiş ve akım alıcısının rezistif niteliklere sahip olan uygulamalarda rölenin yapabileceği minimum açma/kapama sayısıdır. Bu parametre direkt olarak rölenin kalitesini ve kullanım süresini belirler.
• Endüktif Yükte Anahtarlama Sayısı: Normal şartlar altında, rölenin bobinine nominal gerilim değeri uygulanmış, kontaklarından ise nominal akım geçirilmiş ve akım alıcısının endüktif niteliklere sahip olan uygulamalarda rölenin yapabileceği minimum açma/kapama sayısıdır. Bu parametre direkt olarak rölenin kalitesini ve kullanım süresini belirler.
• Kapasitif Yükte Anahtarlama Sayısı: Normal şartlar altında, rölenin bobinine nominal gerilim değeri uygulanmış, kontaklarından ise nominal akım geçirilmiş ve akım alıcısının kapasitif niteliklere sahip olan uygulamalarda rölenin yapabileceği minimum açma/kapama sayısıdır. Bu parametre direkt olarak rölenin kalitesini ve kullanım süresini belirler.
• Mekanik Ömür: Rölenin kontaklarından akım geçirilmeden, yalnızca açma ve kapama işlemleri yaptırılan bir rölenin dayanıklılığını ifade eden parametredir.
• Vibrasyon Dayanıklılığı: Titreşimli ortam koşullarında rölenin çalışma prensiplerini yerine getirip getirememe kabiliyetini ifade eden parametredir.
• Mekanik Şok: Herhangi bir darbeye karşı rölenin dayanıklılığını ifade eden parametredir.
• Dielektrik Dayanıklılığı: Rölenin giriş veya çıkışlarından birine istenmeyen yüksek gerilim değeri uygulanması ve bu gerilim değerinin gövde ya da diğer uçlar ile yalıtım derecesini ifade eden parametredir.
• IP Sınıfı: Rölenin farklı çapta yabancı maddelerin, farklı şiddet ve açıdan gelen sıvıların rölenin içine girmesine karşı dayanıklılığının ne derecede olduğunu ifade eder.
• Terminal Kaplama: Daha iyi bir elektriksel iletkenlik ve ortam koşullarına daha iyi bir dayanım sağlanması amacıyla, ihtiyaç haline göre terminallere uygulanan çinko, nikel, bakır vb. elektroliz kaplama malzemeleridir.
• Braket Kaplama: Ortam koşullarına daha iyi bir dayanım sağlanması amacıyla, ihtiyaç haline göre metal braketlere uygulanan çinko, nikel, bakır vb. elektroliz kaplama malzemeleridir.
gibi terimler sayesinde rölenin çalışma prensipleri daha iyi anlaşılıp aynı zamanda da daha doğru bir seçim yapılabilir.
Röleler çalışma biçimleri, kullanılış amaçları ve devreye bağlanış şekillerine göre sınıflandırılabilirler ve röle seçimi şu özelliklere dikkat alınarak yapılır. Bunlar;
• Çalışması için gerekli olan voltaj
• Sağlayacağı maksimum akım
• Kontak yapısı
• Çıkış sayısı
• Montaj şekli
gibi çeşitli ana kıstaslardır ve bu kıstaslar doğrultusunda seçim yapılabilir.
Ayrıyeten aşağıdaki parametreler de çeşitli koşullarda çalışabilecek şekilde röle seçimi yapılması konusunda önem taşıyabilirler:
• Su ve toz geçirmezlik
• Fiziksel boyutlar
• Çalışma hızı
• Titreşime dayanıklılık
• Maksimum ortam sıcaklığı
Gibi parametreler de göz önünde bulundurarak seçim yapılabilir.
Rölelerin çok geniş kapsamlı olacak şekilde kullanım alanları mevcuttur. Farklı kullanım alanları doğrultusunda, rölelerin birçok çeşidi bulunmaktadır.