Nếu bạn còn chưa nắm rõ khái niệm “Rơ le là gì” thì bài viết này của Newtop sẽ mang đến một cái nhìn tổng quát về cách thức cấu tạo, nguyên lý vận hành và những ứng dụng thiết yếu của relay. Qua đó, độc giả sẽ nắm vững hơn về cơ chế hoạt động và cấu trúc đặc trưng của từng loại relay, từ đó đưa ra lựa chọn và áp dụng phù hợp vào hệ thống điện của mình.
Rơ le là gì?
Relay (rơ le) là một thiết bị chuyển mạch được điều khiển bằng điện. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây của rơ le, nó tạo ra một từ trường làm hút lõi sắt non, từ đó thay đổi trạng thái của công tắc chuyển mạch. Dòng điện đi qua cuộn dây có thể được bật hoặc tắt, cho phép rơ le có 2 vị trí chuyển mạch luân phiên.
Rơ le thường được ứng dụng rộng rãi trong các bảng mạch điều khiển tự động, đặc biệt dùng để đóng ngắt các dòng điện có cường độ lớn mà các hệ thống mạch điều khiển không thể trực tiếp xử lý. Rơ le có đa dạng về hình dáng, kích thước và kiểu chân cắm.
Thông thường, rơ le hoạt động với dòng điện xoay chiều có điện áp 500V và tần số 50Hz. Một số loại có thể chịu được dòng điện một chiều lên đến 150A và 440V, chẳng hạn như relay Mikro.
👉 Thiết bị điện công nghiệp là gì? Ứng dụng và vai trò quan trọng
Trạng thái của rơ le
Rơ le tồn tại 2 trạng thái chính: Bật (ON) và Tắt (OFF). Việc rơ le ở trạng thái nào phụ thuộc vào việc có dòng điện chạy qua nó hay không.
Mỗi rơ le có 3 chân ký hiệu: NO, NC và COM. Trong đó, NC và NO là 2 chân có chức năng chuyển đổi tiếp điểm.
- NC (Normally Closed – Thường đóng): Khi rơ le ở trạng thái nghỉ, chân này sẽ được đóng. Điều này có nghĩa là ở trạng thái TẮT, chân COM sẽ được nối với chân NC.
- NO (Normally Open – Thường mở): Khi rơ le ở trạng thái hoạt động, chân COM sẽ được nối với chân NO. Dòng điện cần kiểm soát sẽ đi qua kết nối giữa COM và NC khi rơ le ở trạng thái TẮT và bị ngắt khi rơ le ở trạng thái BẬT. Ngược lại, COM sẽ kết nối với NO khi rơ le ở trạng thái BẬT.
- COM (common – chung): Đây là chân kết nối nguồn điện chờ và nó luôn được liên kết với một trong hai chân còn lại (NC hoặc NO). Sự kết nối này thay đổi tùy thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.
Cấu tạo cốt lõi của một rơ le
Một rơ le thường gồm 3 bộ phận chính sau đây:
Cuộn dây: Được chế tạo từ dây dẫn, cuộn dây này tạo ra một từ trường khi có dòng điện chạy qua.
Phần ứng: Là một bộ phận kim loại có khả năng dịch chuyển dưới tác động của từ trường, thường được biết đến với tên gọi phần cảm ứng.
Tiếp điểm: Bao gồm các điểm tiếp xúc bằng kim loại, được chia thành 2 loại chính:
- Tiếp điểm thường đóng (NC): Trong trạng thái không hoạt động, tiếp điểm này ở vị trí đóng, thiết lập một đường dẫn mạch điện liên tục.
- Tiếp điểm thường mở (NO): Khi rơ le được cấp điện, tiếp điểm này sẽ đóng lại, hoàn thành việc kết nối mạch điện.
Tất cả các bộ phận này đều có chức năng thiết yếu trong việc quản lý các tín hiệu trong mạch điện, cho phép điều khiển các mạch có dòng điện lớn bằng tín hiệu điện nhỏ.
Nguyên lý vận hành của rơ le
Cơ chế hoạt động của rơ le dựa trên hiệu ứng điện từ. Khi dòng điện đi qua cuộn dây của rơ le, một từ trường sẽ sinh ra. Từ trường này có khả năng hút một miếng sắt non (phần ứng) và làm thay đổi trạng thái của các điểm tiếp xúc điện.
Quy trình làm việc:
Khi dòng điện được cấp cho cuộn dây:
- Cuộn dây sinh ra một từ trường.
- Từ trường này tác động lực hút lên phần ứng.
- Phần ứng di chuyển, dẫn đến sự thay đổi trạng thái của các tiếp điểm.
Khi ngắt dòng điện khỏi cuộn dây:
- Từ trường sẽ tan biến.
- Một lò xo sẽ kéo phần ứng trở về vị trí ban đầu.
- Các tiếp điểm sẽ quay về trạng thái ban đầu.
Nói một cách khác:
- Cơ chế này hoạt động dựa trên nguyên lý lực hút điện từ. Khi mạch rơ le phát hiện ra dòng điện bất thường, nó sẽ kích hoạt một trường điện từ tạm thời.
- Trường điện từ này làm cho phần ứng của rơ le dịch chuyển, từ đó mở hoặc đóng các kết nối. Các rơ le công suất nhỏ thường chỉ có một tiếp điểm, trong khi các rơ le công suất lớn hơn có 2 tiếp điểm để điều khiển việc đóng mở công tắc.
- Cấu tạo bên trong của rơ le được minh họa trong hình ảnh đi kèm. Nó bao gồm một lõi sắt được quấn dây điều khiển. Nguồn điện được đưa vào cuộn dây thông qua các tiếp điểm của tải và công tắc điều khiển. Dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường xung quanh nó.
- Nhờ từ trường này, phần nam châm phía trên sẽ hút phần nam châm phía dưới. Điều này dẫn đến việc đóng mạch, cho phép dòng điện chạy qua tải. Ngược lại, nếu tiếp điểm đang đóng, nó sẽ di chuyển theo hướng ngược lại và mở các tiếp điểm.
Chức năng và ứng dụng
- Rơ le có nhiệm vụ chuyển đổi nhiều dòng điện, điện áp đến các thiết bị tiêu thụ khác nhau, dựa trên một tín hiệu điều khiển.
- Nó có khả năng cách ly mạch điều khiển khỏi mạch tải, hoặc mạch nguồn AC khỏi mạch sử dụng nguồn DC.
- Rơ le có vai trò giám sát các hệ thống an toàn trong công nghiệp và sẽ ngắt nguồn điện cho máy móc khi đảm bảo an toàn.
- Một số loại rơ le có thể thực hiện các phép toán logic cơ bản như ‘AND’, ‘NOT’, hoặc ‘OR’, phục vụ cho việc điều khiển theo trình tự hoặc khóa liên động an toàn.
👉 Tụ bù là gì? Định nghĩa, cấu tạo và phân loại chi tiết
Các loại rơ le bảo vệ phổ biến hiện nay
Phân loại theo cơ chế hoạt động
Rơ le trung gian
Rơ le trung gian thường được trang bị trên các bảng mạch điều khiển điện tử. Thiết bị này đóng vai trò là cầu nối giữa bộ phận điều khiển (ví dụ: PLC, vi xử lý) và các động cơ có công suất lớn. Cấu tạo của nó bao gồm nam châm và một hệ thống các tiếp điểm có khả năng đóng mở.
Với thiết kế nhỏ gọn, theo dạng mô-đun, việc lắp đặt và thay thế trở nên đơn giản. Loại rơ le này được ứng dụng rộng rãi trong các tủ điện, tủ điều khiển và hệ thống máy móc công nghiệp.
Rơ le điện từ
Điểm khác biệt của rơ le điện từ so với các công tắc thông thường là khả năng tự động kích hoạt bằng điện mà không cần sự can thiệp thủ công. Ngoài ra, rơ le còn có chức năng bảo vệ các thành phần trong hệ thống điện khi có sự cố bất thường. Bằng cách ngắt kết nối các sự cố, nó ngăn chặn ảnh hưởng đến các thiết bị không liên quan thông qua thiết bị đóng cắt.
Loại rơ le này chủ yếu được sử dụng trong các bảng mạch điều khiển tự động, với mục đích đóng mở các dòng điện lớn mà mạch điều khiển không thể xử lý trực tiếp.
Thông thường, rơ le điện từ có thể có 5, 8 hoặc 14 chân, tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Trong số đó, loại rơ le 14 chân hiện đang là phổ biến nhất.
Rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt là một thiết bị quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị điện trong gia đình, công nghiệp và các nhà máy sản xuất. Nó có khả năng tự động đóng, ngắt mạch điện để phòng ngừa tình trạng quá tải dòng điện. Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt dựa trên sự giãn nở của các thanh kim loại khi bị đốt nóng.
Phân loại dựa trên nguyên lý hoạt động của bộ phận chấp hành
Hiện nay, có đa dạng các loại rơ le với nguyên lý và nhiệm vụ khác nhau. Vì vậy, bộ phận chấp hành của rơ le có thể hoạt động theo nhiều nguyên lý. Dưới đây là một số cách phân loại rơ le:
Phân loại theo đặc tính của thông số đầu vào
Bao gồm các loại như: rơ le dòng điện, rơ le công suất, rơ le tổng trở, v.v.
Phân loại theo phương thức kết nối của cơ cấu
- Rơ le theo phương thức kết nối cơ cấu sơ cấp: Được nối trực tiếp vào mạch điện cần được bảo vệ.
- Rơ le theo phương thức kết nối cơ cấu thứ cấp: Được nối vào mạch thông qua máy biến áp đo lường hoặc máy biến dòng điện.
👉 Top 6 các thiết bị điện trong nhà phổ biến, không thể thiếu
Trên đây là những kiến thức nền tảng giải đáp cho câu hỏi “rơ le là gì” mà Newtop muốn chia sẻ tới quý độc giả. Chúng tôi hy vọng rằng nội dung này sẽ hữu ích cho các bạn trong quá trình tìm hiểu và làm việc với loại thiết bị này.
