Các loại rơ le và cách hoạt động

RƠ LE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ

6.1. KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI

> Rơ-le là loại khí cụ điện dùng để tự động đóng cắt mạch điều khiển , bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện.
> Có nhiều cách phân loại rơ le:

Phân loại theo nguyên lý làm việc có:
– Rơ-le điện từ.
– Rơ-le điện động.
– Rơ-le từ điện.
– Rơ-le cảm ứng.
– Rơ-le nhiệt.
– Rơ-le bán dẫn và vi mạch
Phân loại theo vai trò và đại lượng tác động của rơ-le có:
– Rơ-le trung gian.
– Rơ-le thời gian.
– Rơ le nhiệt.
– Rơ-le tốc độ.
– Rơ-le dòng điện.
– Rơ-le điện áp.
– Rơ-le công suất.
– Rơ-le tổng trở.
– Rơ-le tần số…
Phân loại theo dòng điện có:
– Rơ-le dòng điện một chiều.
– Rơ-le dòng điện xoay chiều

 Phân loại theo giá trị và chiều của đại lượng đi vào rơ-le:
– Rơ-le cực đại.
– Rơ-le cực tiểu.
– Rơ-le sai lệch.
– Rơ-le hướng…

6.2. MỘT SỐ LOẠI RƠLE THÔNG DỤNG
6.2.1 Rơle trung gian:

6.2.1.1 Khái niệm và cấu tạo

> Rơ-le trung gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu kiểu điện từ. Rơ-le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển (contactor, rơ-le thời gian..).
> Rơ-le trung gian gồm: mạch từ của nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (< 5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.

6.2.1.2 Nguyên lý hoạt động

> Nguyên lý hoạt động cùa rơ-le trung gian tương tự như nguyên lý hoạt động cùa contactor. Khi cấp điện áp bằng giá trị diện áp định mức vào hai đầu cuộn dây cũa rơ-le trung gian (ghi trên nhãn), lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này (tiếp điểm thường đóng hở ra, tiếp điểm thường hở đóng lại). Khi ngừng cấp nguồn, mạch từ hở. hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
> Điểm khác biệt giữa contactor và rơ-le có thể tóm lược như sau:
+ Trong rơ-le ta chỉ có duy nhất một loại tiếp điểm có khả năng tải dòng điện nhỏ, sử dụng cho mạch điều khiển (tiếp điểm phụ).
+ Trong rơ-le ta cũng có các loại tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường hở, tuy nhiên các tiếp điểm không có buồng dập hồ quang (khác với hệ thống tiếp điểm chính trong contactor hay CB).
+ Các ký hiệu dùng cho rơ-le trung gian:
+ Trong quá trình lắp ráp các mạch điều khiển dùng rơ-le hay trong một số mạch điện tử trong công nghiệp, ta thường gặp các ký hiệu sau đây:
Ký hiệu SPDT:
> Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này có một cặp tiếp điểm, gồm tiếp điểm thường đóng và thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung.

❖ Ký hiệu DPDT:
> Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE DOUBLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này gồm có hai cặp tiếp điểm. Mỗi cặp tiếp điểm gồm tiếp điểm thường đóng và thường hở, cặp tiếp điểm này có một đầu chung.
❖ Ký hiệu SPST:
> Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ SINGLE POLE SINGLE THROW, rơ-le mang ký hiệu này gồm có một tiếp điểm thường hở.
❖ Ký hiệu DPST:
> Ký hiệu này được viết tắt từ thuật ngữ DOUBLE POLE SINGLE THROW. rơ-le mang ký hiệu này gồm có hai tiếp điểm thường hở.

Ngoài ra, các rơ-le khi được lắp ghép trong tủ điều khiển thường được lắp trên các để chân ra. Tùy theo số lượng chân ra ta cổ các kiểu khác nhau: để 8 chân, để 11 chân, để 14 chân..

6.2.2 RơLe Thời Gian
6.2.2.1 Khái niệm và cấu tạo

> Rơ-le thời gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, với vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trước.
> Rơ-lc trung gian gồm: mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian
làm bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ 5A). vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.
> Tùy theo yêu cầu sử dụng khi lấp ráp hộ thống mạch điều khiển
truyền động, la có hai loại rơ-le thời gian: rơ-le thời gian ON DELAY. rơ-le thời gian OFF DELAY.

6.2.2.2 Rơ le thời gian ON DELAY:

> Kí hiệu:

Cuộn dây rơ-le thời gian:     
> Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ-le thời gian được ghi trên nhãn, thông thường : 110V. 220V…
> Hệ thống tiếp điểm:
> Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơle trung gian.

+ Thường đóng :

 

+ Thường hở:
> Tiếp điểm tác động có tính thời gian:
> Tiếp điểm thường mở ,đóng chậm, mở nhanh:
> Tiếp điểm thường đóng ,mở chậm . đóng nhanh:
Nguyên lý hoạt động:
> Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian ON DELAY, các tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóng hở ra. thường hở đóng lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi. Sau khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái và duy trì trạng thái này.
> Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời trở về trạng thái ban đầu.
Sau đây là sơ đồ chân của rơ-le thời gian ON DELAY:

6.2.2.3 Rơ le thời gian OFF DELAY:

> Kí hiệu

> Cuộn dây rơ-le thời gian:

> Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ-le thời gian được ghi trên nhãn, thông thường : 110V, 220V…
> Hệ thống tiếp điểm:
> Tiếp điểm tác động không tính thời gian: tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của rơ-le trung gian.

> Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ-le thời gian OFF DELAY, các tiếp điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này.
> Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không tính thời gian trở về trạng thái ban đầu. Tiếp sau đó một khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu.

6.2.3 Rơ le Nhiệt (ORL)
6.2.3.1 Khái niệm và cấu tạo

> Rơ-le nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải.Thường dùng kèm với khởi động từ. công tắc tơ. Nó được dùng ở điện áp xoay chiều đến 500v, tần số 50Hz. Một số kết cấu mới của rơle nhiệt có dòng định mức đến 150A.CÓ thể dùng ở lưới điện 1 chiều, có điện áp đến 440V

Rơ-le nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút.

Phần tử phát nóng 1 được đấu nối tiếp với mạch động lực bởi vít 2 và ôm phiến lưỡng kim 3. Vít 6 trên giá nhựa cách điện 5 dùng để điều chỉnh mức độ uốn cong đầu tự do của phiên 3. Giá 5 xoay quanh trục 4, tùy theo trị số dòng điện chạy qua phần tử phát nóng mà phiến lương kim cong nhiều hay ít, đẩy vào vít 6 làm xoay giá 5 để mở ngàm đòn bẩy 9. Nhờ tác dụng lò xo 8. đẩy đòn bẩy 9 xoay quanh trục 7 ngược chiều kim đồng hồ làm mở tiếp điểm động 11 khỏi tiếp điểm tĩnh 12. Nút nhấn 10 để reset rơ-le nhiệt về vị trí ban đầu sau khi phiến lưỡng kim nguội trỏ về vị trí ban đầu.

6.2.3.2 Nguyên lý hoạt động:

> Nguyên lý chung của rơ-le nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm giãn nở phiến kim loại kép. Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác nhau (hộ số giãn nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với nhau thành một phiến bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn . Khi có dòng điện quá tài đi qua. phiến lưỡng kim được đốt nóng, uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ.
> Để rơ-le nhiệt làm việc trở lại. phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần reset của rơ-le nhiệt.

6.2.3.3 Phân loại Rơ le nhiệt:

> Theo kết cấu: rơ-le nhiệt chia thành hai loại: kiểu hở và kiểu kín.
> Theo yêu cầu sử dụng: loại một cực và hai cực.
> Theo phương thức đốt nóng:
+ Đốt nóng trực tiếp: dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép. Loại này có cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi tâm kim loại kép, loại này không tiện dụng.
+ Đốt nóng gián tiếp: dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả ra gián tiếp làm tấm kim loại cong lên. Loại này có ưu điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Khuyết điểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì không khí truyền nhiệt kém. nên tấm kim loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt.
+  Đốt nóng hổn hợp: loại này tương đối tốt vì vừa đốt được tiếp vừa đốt gián tiếp. Nó có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn.

6.2.3.4 Chọn lựa Rơ le nhiệt:

> Đặc tính cơ bản của rơ-le nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian – dòng điện, A-s). Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời gian dòng điện.
> Lựa chọn đúng rơ-le nhiệt là sao cho đường đặc tính A-s của rơ-ỉe gần sát đường đặc tính A-s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không lận dụng được công suất của động cơ điện, chọn cao quá sẽ lâm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ.
> Trong thực tế, cách lực chọng phù hợp là chọn dòng điện định mức của rơ-le nhiệt bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, rơ-le sẽ tác động ở giá trị (1,24-1,3) I đm- Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phải được xem xét.

Câu hỏi:
1) Công dụng của rơle thời gian, rơ le trung gian, rơle nhiệt
2) Nguyên lý cấu tạo của rơle thời gian, rơle trung gian, rơle nhiệt
3) Điều kiện lựa chọn rơle nhiệt bảo vệ động cơ
4) Tại sao rơle nhiệt luôn đi kèm với Contactor ? Nếu không có Contactor rơle nhiệt làm việc được không ? Giải thích ?
5) Trong một số điều kiện môi trường thấp. rơle nhiệt không thực hiện được, nêu giải pháp bảo vệ quá tải động cơ trong trường hựp này ?
6) Trong rơle nhiệt 3 pha. có hai lá lưỡng kim nhiệt trên hai pha, giải thích vì sao chỉ sử dụng hai lá lường kim mà không sử dụng ba lá.
7) Nút reset trên rơle nhiệt có 2 chế độ : A và H. hai chê độ này cố ý nghĩa như thế nào ? khi nào sử dụng chế độ A, khi nào sử dụng chế độ H, giải thích ?
8) Phân biệt Rơle thời gian On Delay với Rơle thời gian Off Delay
9) Phân biệt Conlactor điện từ và rơle trung gian