विद्युत रिले को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, अर्थात् इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले और सॉलिड-स्टेट रिले।
इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले
इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले वे उपकरण हैं जो प्रकृति में विद्युत चुम्बकीय होते हैं और चुंबकीय प्रवाह को परिवर्तित करते हैं, जो रिले के चारों ओर कम इनपुट पावर डीसी या एसी सिग्नल द्वारा उत्पन्न होता है, यांत्रिक बल में जिसका उपयोग रिले में विद्युत संपर्कों को संचालित करने के लिए किया जाता है। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले में एक सर्किट होता है; एक अवशोषक लौह कोर के चारों ओर घाव; जिसे प्राथमिक सर्किट के रूप में जाना जाता है।
लौह कोर में एक निश्चित भाग होता है जिसे योक कहा जाता है, और एक आर्मेचर होता है जो एक गतिशील स्प्रिंग-लोडेड भाग होता है, जो गतिशील आर्मेचर और स्थिर विद्युत कुंडल के बीच हवा के अंतर को बंद कर देता है, जिससे चुंबकीय क्षेत्र सर्किट पूरा हो जाता है। आर्मेचर उन संपर्कों को बंद कर देता है जो उससे जुड़े होते हैं और अपनी धुरी या टिका स्थिति के कारण उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के बीच स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। जब रिले कॉइल डी-एनर्जेटिक होता है या बंद अवस्था में होता है, तो कनेक्ट को उनकी मूल स्थिति में बहाल करने के लिए रिटर्न स्ट्रोक उत्पन्न करने के लिए आर्मेचर और योक के बीच एक स्प्रिंग या स्प्रिंग्स जुड़े होते हैं।
इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले का निर्माण
ऊपर दिया गया चित्र सरल रिले को दर्शाता है जिसमें विद्युत प्रवाहकीय संपर्कों के दो सेट हैं। रिले 'सामान्य रूप से खुले' या 'सामान्य रूप से बंद' हो सकते हैं। संपर्कों की जोड़ी को सामान्य रूप से खुलने या संपर्क बनाने के रूप में जाना जाता है, और एक जोड़ी को सामान्य रूप से बंद होने या संपर्क तोड़ने के रूप में जाना जाता है। सामान्य रूप से खुले संपर्कों में संपर्क तब खुले होते हैं जब कोई इनपुट पावर नहीं होती है, वे केवल तभी बंद होते हैं जब फ़ील्ड करंट होता है, जबकि सामान्य रूप से बंद संपर्कों में संपर्क तब बंद होते हैं जब कोई इनपुट पावर नहीं होती है, वे केवल तभी खुले होते हैं जब कोई फ़ील्ड करंट होता है फ़ील्ड करंट. ये शब्द डिफ़ॉल्ट रूप से उन डी-एनर्जेटिक सर्किट के लिए उपयोग किए जाते हैं जो अपनी बंद स्थिति में हैं।
रिले के संपर्क धातु के विद्युत प्रवाहकीय टुकड़े होते हैं, जब वे एक-दूसरे से संपर्क करते हैं तो वे सर्किट को पूरा करते हैं और स्विच की तरह सर्किट के माध्यम से वर्तमान प्रवाह का संचालन करते हैं। खुली अवस्था में उनका प्रतिरोध मेगा ओम में बहुत अधिक होता है और वे एक खुले सर्किट के रूप में कार्य करते हैं, जबकि बंद अवस्था में वे एक बंद स्विच के रूप में कार्य करते हैं, और आदर्श रूप से, उनका प्रतिरोध शून्य होना चाहिए, लेकिन हमेशा एक निश्चित मात्रा में संपर्क प्रतिरोध होता है जिसे 'ऑन रेजिस्टेंस' कहा जाता है।
नए संपर्कों और रिले में बहुत कम ON प्रतिरोध होता है क्योंकि उनकी युक्तियाँ साफ-सुथरी और नई होती हैं, लेकिन समय के साथ यह प्रतिरोध बढ़ जाएगा। संपर्कों में एक आर्किंग प्रभाव देखा जाता है जिसे संपर्कों की युक्तियों में क्षति के रूप में जाना जाता है यदि उन्हें उच्च कैपेसिटिव और आगमनात्मक भार से ठीक से संरक्षित नहीं किया जाता है। चूंकि संपर्कों के कनेक्ट होने पर उनके माध्यम से करंट प्रवाहित होगा, और यदि नियंत्रित नहीं किया गया तो आर्किंग प्रभाव बढ़ता रहेगा, जिससे प्रतिरोध बड़ा हो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप अंततः संपर्क बंद होने पर भी फट जाएंगे और गैर-संवाहक हो जाएंगे।
आचरण में आर्किंग प्रभाव और उच्च 'ऑन प्रतिरोध' को कम करने और उनके जीवन काल में सुधार करने के लिए, आधुनिक आचरण युक्तियाँ विभिन्न चांदी मिश्र धातुओं से बनी या लेपित होती हैं। उनमें से कुछ में Ag (फाइन सिल्वर), AgCu (सिल्वर कॉपर), AgCdO (सिल्वर कैडमियम ऑक्साइड), AgW (सिल्वर टंगस्टन), AgNi (सिल्वर निकल), प्लैटिनम, सोना और सिल्वर मिश्र धातु और AgPd (सिल्वर पैलेडियम) शामिल हैं।
फ़िल्टरिंग तकनीक का उपयोग करके रिले संपर्कों का लंबा जीवन प्राप्त किया जा सकता है, जो रिले संपर्क युक्तियों के समानांतर स्नबर सर्किट के रूप में जाना जाने वाला एक रेसिस्टर कैपेसिटर नेटवर्क जोड़कर किया जाता है। यह आरसी सर्किट उच्च वोल्टेज को शॉर्ट-सर्किट करेगा, जो अंततः किसी भी आर्किंग प्रभाव को दबा देगा।
संपर्क प्रकारों के आधार पर इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले का वर्गीकरण
जैसा कि एनओ और एनसी बताते हैं कि संपर्क कैसे जुड़े हुए हैं, उन्हें उनके कार्यों के आधार पर भी वर्गीकृत किया जा सकता है। इन्हें एक या एक से अधिक स्विच संपर्कों, जिन्हें पोल भी कहा जाता है, को जोड़कर बनाया जा सकता है, जिन्हें आगे रिले कॉइल्स को सक्रिय करके जोड़ा जा सकता है, जिससे चार अलग-अलग संपर्क प्रकार उत्पन्न होते हैं:
| प्रकार | विवरण | आवेदन |
| सिंगल पोल सिंगल थ्रो (एसपीएसटी) | इसमें सिंगल पोल और सिंगल आउटपुट है। यह या तो बंद हो जाएगा या पूरी तरह से डिस्कनेक्ट हो जाएगा, बीच में कोई नहीं है। | वे चालू और बंद स्विचिंग के लिए बिल्कुल उपयुक्त हैं। |
| सिंगल पोल डबल थ्रो (एसपीडीटी) | इसमें एक इनपुट और दो असमान आउटपुट हैं। यह एक ही इनपुट के माध्यम से दो असमान सर्किट को नियंत्रित कर सकता है। | इनका उपयोग नियंत्रण सर्किट और पीएलसी सिस्टम आउटपुट स्विच में किया जाता है। |
| डबल पोल सिंगल थ्रो (डीपीएसटी) | इसमें दो इनपुट और दो आउटपुट हैं। इसका प्रत्येक टर्मिनल या तो ऑफ पोजीशन (खुला) या ऑन पोजीशन (बंद) में हो सकता है। | इनका उपयोग विद्युत ताप भार को नियंत्रित करने के लिए थर्मोस्टैट के रूप में किया जाता है। |
| डबल पोल डबल थ्रो (DPDT) | इसमें दो इनपुट और चार आउटपुट हैं। प्रत्येक इनपुट दो आउटपुट से मेल खाता है। यह एक समय में दो अलग-अलग सर्किट को नियंत्रित कर सकता है। | इनका उपयोग बिजली आपूर्ति चयन और प्रकाश नियंत्रण आदि में किया जाता है। |
सॉलिड स्टेट रिले
सॉलिड-स्टेट रिले में कोई गतिशील भाग नहीं होता है, लेकिन वे अलगाव बनाने और स्विचिंग कार्य करने के लिए सॉलिड-स्टेट अर्धचालकों की ऑप्टिकल और विद्युत विशेषताओं का उपयोग करते हैं। चूंकि उनमें इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले के विपरीत कोई गतिशील भाग नहीं होता है, इसलिए घटकों में कोई टूट-फूट नहीं होती है। वे आउटपुट और इनपुट संपर्कों के बीच पूर्ण अलगाव भी प्रदान करते हैं, खुली अवस्था में बहुत अधिक प्रतिरोध और संचालन अवस्था में बहुत कम प्रतिरोध रखते हैं। वे कार्यक्षमता में इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले के समान हैं, क्योंकि वे स्विचिंग ऑपरेशन भी करते हैं। वे अपनी कम इनपुट नियंत्रण बिजली आवश्यकताओं के कारण अतिरिक्त एम्पलीफायरों, ड्राइवरों या बफर सर्किट का उपयोग किए बिना अधिकांश आईसी तर्क परिवारों के साथ संगत हैं। हालाँकि, ज़्यादा गरम होने से बचने के लिए उन्हें हीट सिंक पर उपयुक्त रूप से लगाए जाने की आवश्यकता होती है।
सॉलिड स्टेट रिले
एसी साइनसॉइडल तरंग के शून्य-क्रॉसिंग बिंदु पर, एसी प्रकार सॉलिड स्टेट रिले 'चालू' हो जाता है और यह उच्च आने वाली धाराओं को रोकता है। उच्च कैपेसिटिव और इंडक्टिव लोड को स्विच करते समय, शोर और वोल्टेज क्षणिक स्पाइक्स को खत्म करने के लिए आरसी स्नबर सर्किट का उपयोग किया जाता है। चूंकि आउटपुट स्विचिंग डिवाइस एक सॉलिड-स्टेट सेमीकंडक्टर रिले है, इसलिए आउटपुट पर वोल्टेज ड्रॉप बहुत अधिक होता है, जिससे सर्किट ओवरहीटिंग और क्षति से बचने के लिए हीट स्किन की मांग होती है।
इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस मॉड्यूल
इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस मॉड्यूल माइक्रोकंट्रोलर, कंप्यूटर और पीआईसी को वास्तविक दुनिया के स्विच और लोड से जोड़ने के लिए सॉलिड-स्टेट सेमीकंडक्टर रिले का एक विशेष डिज़ाइन है। I/O मॉड्यूल के चार बुनियादी प्रकार हैं, CMOS लॉजिक लेवल आउटपुट या AC/DC इनपुट वोल्टेज से TTL, CMOS लॉजिक इनपुट से AC या DC आउटपुट वोल्टेज और TTL। इन मॉड्यूल में एक छोटे उपकरण के भीतर अलगाव और एक पूर्ण इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए सभी अनिवार्य सर्किटरी शामिल हैं। वे अलग-अलग सॉलिड-स्टेट मॉड्यूल के रूप में पहुंच योग्य हैं, या वे 4, 8 या 16 चैनलों के उपकरणों में एकीकृत हैं।
इलेक्ट्रोमैकेनिकल और सॉलिड-स्टेट सेमीकंडक्टर रिले के बीच तुलना तालिका
इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले स्विचिंग के लिए यांत्रिक संपर्कों का उपयोग करते हैं और इनमें गतिशील भाग होते हैं, जबकि सॉलिड स्टेट सेमीकंडक्टर रिले स्विचिंग के लिए अर्धचालक उपकरणों का उपयोग करते हैं और इनमें कोई गतिशील भाग नहीं होता है।
| इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले | सॉलिड स्टेट सेमीकंडक्टर रिले |
| वे स्विचिंग करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र, कॉइल, स्प्रिंग्स और यांत्रिक संपर्कों का उपयोग करते हैं। | वे किसी गतिशील भाग का उपयोग नहीं करते हैं, इसके बजाय ठोस-अवस्था अर्धचालकों के ऑप्टिकल और विद्युत गुणों का उपयोग करते हैं। |
| चलती भागों के कारण, उनके घटकों को नुकसान होता है। | उनके घटकों में टूट-फूट नहीं होती। |
| उनका संपर्क जीवन चक्र सीमित होता है और वे एक बड़ा कमरा घेरते हैं। साथ ही, उनकी स्विचिंग गति भी धीमी है। | अधिक जगह और धीमी गति जैसी कोई सीमा नहीं है। |
| छोटे इनपुट वाले वोल्टेज का उपयोग बड़े आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। | छोटे इनपुट वाले वोल्टेज का उपयोग बड़े आउटपुट वोल्टेज को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। |
| वे लागत-कुशल हैं. | वो महंगे हैं। |
| वे छोटे वोल्टेज लोड और उच्च आवृत्ति सिग्नल जैसे ऑडियो और वीडियो सिग्नल स्विच कर सकते हैं। | वे वीडियो और ऑडियो सिग्नल जैसे उच्च आवृत्ति और छोटे वोल्टेज लोड सिग्नल को स्विच नहीं कर सकते हैं। |
| ऑटोमोबाइल और घरेलू इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों आदि में इनका सबसे आम अनुप्रयोग है। | एसी लोड को स्विच करने जैसे लाइट डिमिंग, मोटर स्पीड कंट्रोल आदि में उनके सबसे आम अनुप्रयोग हैं। |
निष्कर्ष
विद्युत रिले एक स्विच है जो बाहरी विद्युत संकेत के माध्यम से विद्युत सर्किट को चालू और बंद करता है। वे कम शक्ति सिग्नल के माध्यम से उच्च विद्युत धारा को नियंत्रित कर सकते हैं, जिन्हें एक भौतिक मात्रा को दूसरे में बदलने की उनकी क्षमता के कारण ट्रांसड्यूसर के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है। इलेक्ट्रोमैकेनिकल रिले स्विचिंग करने के लिए चुंबकीय क्षेत्र, कॉइल, स्प्रिंग्स और यांत्रिक संपर्कों का उपयोग करते हैं। चलती भागों के कारण, उनके घटकों को नुकसान होता है।
उनका एक सीमित संपर्क जीवन चक्र होता है और वे बहुत अधिक जगह लेते हैं, साथ ही उनकी स्विचिंग गति भी धीमी होती है जबकि सॉलिड स्टेट सेमीकंडक्टर रिले सॉलिड-स्टेट सेमीकंडक्टर के विद्युत और ऑप्टिकल गुणों का उपयोग करने के बजाय कोई चलती भागों का उपयोग नहीं करते हैं। उनके घटकों में टूट-फूट नहीं होती, लेकिन वे महंगे होते हैं।