در این قسمت قصد داریم تا به بحث تجهیزات قطع و وصل و یا Switching Components بپردازیم. مقصود ما از این دسته بندی به تجهیزاتی برمی گردد که در صنعت نقش فرمان دهنده و یا قطع کننده مدار الکتریکی را دارند.
همان گونه که می دانیم برای اینکه یک وسیله مصرف کننده ی جریان الکتریکی همچون موتور، پمپ، کولر و یا لامپ بتواند کار کند و روشن شود باید آن وسیله و منبع تغذیه ای که وظیفه ی تامین انرژی الکتریکی آن را دارد تشکیل یک مدار و یا حلقه ی بسته بدهند.
واضح است که با تشکیل این حلقه، مصرف کننده (Load) با تامین برق مناسب و عبور جریان از آن روشن می شود. در این جا قصد داریم تا درباره ی عضو سوم این حلقه که کار قطع و وصل را انجام می دهد صحبت کنیم. ساده ترین عنصر برای انجام این کار که به ذهن خطور می کند یک کلید است. البته کلید عمل قطع و وصل را به صورت یک عمل مکانیکی توسط یک فرد انجام می دهد.
در کلید عملگری که این ارتباط را قطع و وصل می کند از جنس یک شاسی مکانیکی است. گاه اتفاق می افتد که برای عمل قطع و وصل از عملگرهای الکتریکی استفاده می شود که به آن رله می گویند.
رله:
نوعی کلید الکتریکی سریع می باشد. نحوه ی کار آن بدین صورت است که با اعمال ولتاژ به دو سر یک سیم پیچ، جریانی از آن عبور کرده و این جریان منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی شده و سیم پیچ را به آهنربایی موقت تبدیل می کند. در نزدیکی این سیم پیچ یک قسمت فنری متحرک وجود دارد که با آهنربا شدن سیم پیچ حرکت می کند و تیغه ی متحرک را به تیغه ثابتی که در شکل می بینید می چسباند.
هر رله از دو قسمت تشکیل شده است: قسمت ورودی آن یک سیم پیچ است که با نام¬های هسته، بوبین و یا کویل نیز شناخته می شود و با یک ولتاژ مشخص تحریک می شود.
قسمت دوم رله (بخش خروجی) نیز کنتاکت ها یا Chang Overها هستند که با اعمال یک ولتاژ به بوبین جابه جایی در یکی از آن ها صورت می گیرد. کنتاکت ها وضعیت های مختلفی دارند اما در متداول ترین نوع آن ها، از 3 تیغه تشکیل می شوند. تیغه ای که متحرک است و جابه جا می شود را تیغه مشترک (Common) یا به اختصار Com می نامند. تیغه ای که در حالت عادی به Com متصل است Normally Close یا به اختصار NC نام دارد و سومین تیغه ای که بعد از تحرک بوبین با تیغه Com تماس پیدا می کند را Normally Open یا به اختصار NO نام گذاری می کنند.
به مجموع این سه تیغه یک کنتاکت یا Change Over می گویند. یک رله می تواند شامل چند سری از این کنتاکت ها باشد.
در شکل زیر نحوه ی نام گذاری وضعیت های مختلف کنتاکت ها را ملاحظه می کنید. به عنوان مثال رله ای که شامل دو کنتاکت است را DPDT می نامند.
در واقع کنتاکت ها مسیر جریان را در مدار الکتریکی به وجود آورده و جریان الکتریکی از آن ها می گذرد.
هر رله می تواند میزان مشخصی جریان از کنتاکت های خود عبور دهد که جزء پارامترهای مهم انتخاب یک رله است.
همانگونه که در شکل مشاهده می بینید قسمت بوبین و کنتاکت ها هیچ ارتباط الکتریکی با هم ندارند که به این خاصیت ایزوله بودن می گویند. یکی از ویژگی های رله ایزوله کردن بخش ورودی و خروجی است؛ به گونه ای که عبور جریان زیاد در خروجی صدمه ای به قسمت ورودی نمی زند.
عمل قطع و وصل در رله با حرکت فیزیکی در تیغه ها و همچنین ایجاد صدا همراه است که این حرکت فیزیکی منجر به کم شدن عمر رله می شود. در مواقعی که ما به تعداد زیادی قطع و وصل در واحد زمان نیاز داریم یک رله مکانیکی به تنهایی جوابگو نخواهد بود. در چنین مواقعی از رله های حالت جامد یا Solid State Relay) SSR) استفاده می شود که با استفاده از تجهیزات الکترونیکی این قطع و وصل را میسر می کنند و نسبت به رله های مکانیکی دارای عمر بالاتر و سرعت بیشتری هستند. در این نوع رله ها یک ولتاژ حداقلی باید اعمال شود تا کلید زدن انجام شود لذا یک رله 250 ولت نمی تواند برق 12 ولت را کلید بزند بر خلاف رله های معمولی.
همچنین برای جریان های 10 آمپر به بالا که عمدتا در مصارف صنعتی سه فاز استفاده می شوند از کنتاکتورها استفاده می شود. کنتاکتور نیز همانند رله انواع مکانیکی و الکتریکی دارد که در مقالات دیگری با جزئیات بیشتری به تشریح آن ها خواهیم پرداخت.
از دیگر ادواتی که در حوزه ی تجهیزات سوئیچینگ قرار می گیرند می توان به کلیدهای مینیاتوری، محافظ جان، کلید اتوماتیک و ... اشاره کرد. در قطع و وصل مدارهای الکتریکی حفاظت از تجهیزات بسیار حائز اهمیت است. بنابراین در این وسایل برای اینکه لطمه ای به مصرف کننده، منبع و یا سایر تجهیزات وارد نشود از تدابیر حفاظتی نظیر جلوگیری از بالا رفتن جریان بیش از حد مجاز، جلوگیری از گرم شدن بیش از حد سیستم به دلیل جریان بالا و یا اتصال کوتاه استفاده می شود.
در مقالات بعدی به تشریح و توضیح بیشتر هریک از این قطعات خواهیم پرداخت.