Elektrik bağlantısını sağlamak ya da kesmek amacıyla kullanılan elektromekanik cihazlara röle adı verilmektedir. Röle, elektromıknatıs vasıtasıyla kontrol edilebilen esnek ve hareketli bir mekanik parçadan oluşmaktadır. Röleler mekanik bir anahtara benzerler ve elektrik sinyaliyle kontrol edilirler.
Röle, 1835 yılında Joseph Henry tarafından keşfedilmiştir. Mucit Henry, daha büyük bir röleyi açıp, kapatmak için küçük bir elektromıknatıs kullanmıştır. Bu sayede rölelerin elektrik makinelerini çok uzun mesafelerden kullanabileceği ispatlanmıştır. Rölenin icadı, elektronikte devrim olarak görülen transistörlerin kullanımının önünü açmıştır.
Rölelerin bağlantılarında Normally Closed (NC), Normally Open (NO) ve Common (COM) yazan üç bağlıntı noktası bulunur. NO yani ‘normalde kapalı’ bağlantı, röleye enerji verilmediğinde COM ucu ile açık devredir. Bu devrede iletim yoktur. Rölenin elektromıknatısına enerji verildiği durumda ise NO ve COM uçlarında kısa devre olur yani iletim gerçekleşir. NC ucu NO’nun tam tersi şekilde çalışmaktadır.
Rölenin birçok farklı çeşidi ve buna bağlı olarak kullanım alanı vardır. Bu kullanım alanlarında rölelerin bazı ortak özellikleri vardır. Rölelerin özellikleri şu şekilde sıralanabilir;
Rölenin yapısında beş farklı parça bulunmaktadır. Bu parçalar; bobin, yay, nüve, kontak ve gövdedir.
Bobinler, etrafına yalıtkan bir tel sarılmış olan çubuksu ya da silindir şeklinde metal parçalardır. Genellikle demir, çelik ya da bakır gibi materyallerden üretilirler. Bobinlerin en önemli görevi; elektrik akımına maruz kaldıklarında manyetik alan oluşturmalarıdır. Bu manyetik alana bağlı olarak da mıknatıs özelliği ortaya çıkar ve çevredeki parçalar da bu özelliği kazanabilir. Bobinler, rölelerde en önemli parçalardan biridir.
Palet olarak da bilinen yaylar, bobin ve nüvenin yakınlarında konumlandırılır. Metalden yapılan yaylar, elektrik akımı verildikten sonra mıknatıs özelliği kazanan nüve tarafından çekilmektedir. Bu sebeple oldukça hafif ve hareketli parçalardır. Yaylar aynı zamanda rölede anahtar uçlarını da kontrol eder. Nüve tarafından çekilen yay kontak durumunu değiştirir. Yani açık anahtarı kapatırken, kapalı anahtarı açar. Elektrik akımı kesildiğinde ise manyetik alanın kaybolması nedeniyle yay eski haline döner ve anahtar sistemi de eski halini alır.
Yumuşak demir materyallerden imal edilen nüveler, bu sayede hızlı biçimde mıktanıslık özelliği kazanmaktadır. Bunun yanı sıra mıknatıslık özelliği aynı sebeple hızla yok edilebilmektedir. Bobinin etrafını saran nüve, teller tarafından sarılmıştır. Elektrik akımının verilmesinin ardından nüve anında mıknatıslık özelliği kazanır ve çevresinde yer alan metalleri kendisine doğru çeker. Akım kesildiği anda ise bu özelliği hızlı biçimde yok olur.
Rölelerde A1 ve A2 olmak üzere iki kontak vardır. Bu kontak bölümleri akımın verildiğinde yay tarafından birbirleriyle temas ettirilir. Bu sayede elektrik akımını geçirmeye başlarlar ve yay tarafından kontrol edilirler.
Gözde, tüm röle parçalarının üzerinde bulunduğu ana zemindir. Rölenin çalışmasında parçaları tutmak ve sabitlemek dışında bir görevi yoktur. Tamamen izole olan bu parça, elektrik geçirmemektedir.
Röle bobinlerinde iki adet uç yer almaktadır. Bu uçlar farklı yöntemlerle elektriğe bağlıdır. Elektrik akımı verildiğinde, röle bobini üzerinden akım geçer. Akımın geçtiği yerde manyetik bir alan ortaya çıkar. Bu manyetik olan rölenin parçalarına mıknatıs özelliği kazandırır.
Mıknatıs özelliğinin ortaya çıkmasıyla röle içerisinde bulunan yay çekilir. Bu durum açık kontakların kapanmasına, kapalı kontakların ise açılmasına neden olur. Yani anahtar sistemi değiştirilir. Rölenin çalışmasını bu şekilde açıklanabilir.
Bobin uçlarına elektrik akımı verildiği müddetçe, yayın konumu çekili vaziyette bulunur. Bu da anahtarın konumunun sabitliği anlamına gelir. Elektrik akımı kesildiğinde yay eski haline döner ve anahtarlar da eski durumuna geçer.
Rölelerin geniş bir kullanım alanı vardır. Bununla birlikte bu alanlar rölenin türlerine göre değişmektedir. Yüksek akımlı devreleri kontrol etmek adına röle çok önemli bir yere sahiptir. Bu sebeple birçok alanda bu kullanılması zorunlu olan devre elemanıdır. Örneğin, sigortalarda, elektrik ev aletlerinde ve alarm sistemlerinde rölelere rastlayabilirsiniz.
Kullanım alanlarına bağlı olarak farklı türlerde röleler vardır. Bu röle çeşitlerinin tamamını yazmak mümkün değildir. Reed röle, zaman rölesi, motor koruma rölesi, termik röle, kaçık akım rölesi ve solid state röle; röle türleri arasında yaygın olarak kullanılan çeşitlerden bazılardır.
Reed röle, içerisinde iki tane kontak bulunan ve içi asal gaz ile doldurulmuş röle tipidir. Bu röleler, manyetik alan etkisiyle iletişim/kesim durumuna geçerler. Kontaklar manyetik alan etkisi ile çalışır. Reed röleye bir mıknatıs yaklaştırmanız durumunda, kontak durumları değişir. Hırsız alarm sistemlerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Zaman röleleri, kontak durumları belirli bir süre sonra değişen devre elemanlarıdır. Bu süre kullanıcılar tarafından belirlenir. Zaman rölelerinden bazıları enerji satın alınmasının ardından gecikme süresini bekler ve sonrasında kontak durumunu değiştirir. Bazı zaman röleleri ise üzerindeki enerji kesildiğinde bu işlemi gerçekleştirir.
Faz koruma rölesi olarak da bilinen bu röleler, faz sinyallerini ölçer ve motorlarda meydana gelme ihtimali bulunan olumsuzlukları engeller. Kontrol edilen fazlardan herhangi biri olmadığında, motorda aşırı ısınma ve kısa devre sorunu ortaya çıkacak bu da motorun yanmasına neden olacaktır. Fazlarda herhangi eksiklik bulunmaması ancak kontrol edilen fazların sırasının yanlış olduğu durumlarda da sistem hasar görebilir. Bunun dışında önceden belirlenen faz ayarlarının dışındaki yaşanan sıkıntılar da olumsuz durumların ortaya çıkmasına neden olur. Bu olumsuzlukları önlemek amacıyla ise motor koruma röleleri kullanılır.
Bu rölelerde kontak durumlar ortamda bulunan ısıya göre değişmektedir. Termik rölelerin temel amacı, ortamda bulunan ısının belirlenen ısıdan yüksek olduğu durumlarda akımı kesmektir. Bu işlem, rölede yer alan bi-metal adındaki özel bir parça sayesinde gerçekleşebilir. Bu bileşim, ısıya göre genleşme gösteren iki metalden meydana gelir. Bu metallerden biri fazla, diğeri ise az genleşir. Isı değişimde yaşanan bu genleşme durumunda röleler kontak kapatır. Bu sayede ısı enerjisi hareket enerjisine dönüşür. Termik röleler ütü gibi cihazlarda yaygın olarak kullanılır.
Kaçak akım rölesinin amacı; yalıtım hatası bulunan ve bu nedenle belirlenen akım değerinden fazla akım geçtiğinde devrenin enerjisini kesmektir. Bu röleler giren ve çıkan akımın denk olmaması yani aşırı akım durumlarında çalışır. İki akımın oluşturduğu manyetik alan sıfırdan farklı olduğunda kontak durumu değişir. Çalışma standartlarının belirlendiği yönetmelikte 30 mA akım değeri hayat koruma fonksiyonu, 300 mA akım ise yangın koruma fonksiyonudur. Akım değerlerine baktıktan sonra kontak durumu değişen bu röleler, güvenlik açısından son derece önemlidir.
Solid state ya da Türkçesiyle katı hal rölelerde mekanik hiçbir parça bulunmamaktadır. Bu sayede ömürleri standart rölelere göre çok daha uzundur. Solid state röleleri diğerlerinden ayıran en önemli özellik aşırı yüksek akım değerlerine dayanabilmesidir.