Tìm hiểu cơ bản về Rơ le (Relay)

Rơ le (Relay) là một trong những linh kiện được sử dụng khá rộng rãi trong nhiều thiết bị điện, điện tử và tự động hóa. Vậy relay có tác dụng gì và chúng hoạt động theo nguyên tắc nào, có những loại relay nào? Hãy cùng Elecfarm tìm hiểu qua bài viết sau.

1. Tác dụng của rơ le (relay)

Rơ le là một công tắc (khóa K) điện từ và được điều khiển bằng một dòng điện tương đối nhỏ, có thể bật hoặc tắt một dòng điện lớn hơn rất nhiều. Do đó, rơ le có những chức năng sau:

• Rơ le hoạt động giống như một thiết bị bảo vệ, phát hiện dòng các tình trạng quá tải hay dưới dòng…
• Được dùng để chia tín hiệu đến các bộ phận khác trong hệ thống mạch điện điều khiển.
• Bảo vệ các thiết bị điện tránh bị ảnh hưởng bởi biến động đột ngột của cường độ dòng điện.
• Chuyển mạch dòng điện sang các tải khác nhau thông qua tín hiệu điều khiển.
• Kiểm soát các hệ thống an toàn công nghiệp, ngắt điện khi gặp sự cố.
• Thực hiện chức năng đơn giản như AND, NOT, OR cho điều khiển tuần tự hoặc khóa liên động an toàn bằng cách kết hợp dụng một vài rơ le.

2. Nguyên lí hoạt động của rơ le

Bên trong rơ le bao gồm nam châm điện, cần dẫn động và các chân vào ra.

Bên ngoài gồm chân Com (Common), chân NC (Normally Closed) và chân NO (Normally Open).

Hình 1: Hình dạng bên ngoài của rơ le

Ở trạng thái ban đầu chân Com được kết nối với chân NC. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây ở nam châm điện thì thanh nam châm này hoạt động, nó sẽ hút cần dẫn động lại và làm cho chân Com kết nối với chân NO.

Hình 2: Nguyên lí hoạt động của rơ le

3. Các loại rơ le

Rơ le được phân loại dựa vào một số tiêu chí sau:

3.1 Dựa theo nguyên lí hoạt động

Dựa trên nguyên lí hoạt động, rơ le được phân loại như sau:

– Rơ le điện cơ: Các thiết bị cơ khí khác nhau kết nối dựa trên tác động của nam châm điện, khi đó, tiếp điểm được thiết lập dựa trên việc điều khiển nam châm điện.

Hình 3: Rơ le điện cơ

– Rơ le nhiệt điện: kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai tấm kim loại, một tấm hệ số giãn nở bé (thường dùng hợp kim invar có 36% Ni, 64% Fe) một tấm hệ số giãn nở lớn (thường là đồng thau hay thép crôm – niken). Hai tấm kim loại được ghép lại với nhau thành một tấm bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn.

Khi bị đốt nóng do dòng điện phiến kim loại kép uốn về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hoặc dây điện trở bao quanh. Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng. Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến rộng, dày và ngắn.

Hình 4: Rơ le nhiệt

– Rơ le trạng thái rắn hay rơ le bán dẫn (Solid State Relay – SSR): Cấu tạo rơ le được tạo ra từ chất bán dẫn, đảm bảo tính hiệu lực, cho phép các chuyển đổi nhanh hơn và độ bền cao hơn.

Hình 5: Rơ le bán dẫn                                                                                                                           

– Rơ le hỗn hợp (lai): Là rơ le kết hợp của 2 loại rơ le điện cơ và trạng thái rắn.

3.2 Dựa vào trạng thái phân cực

Dựa trên trạng thái phân cực, rơ le được phân loại như sau:

– Rơ le không phân cực: Cuộn dây trong rơ – le không có bất kỳ cực tính nào và rơ le vẫn sẽ hoạt động bình thường ngay khi thay đổi cực tính đầu vào.

– Rơ le phân cực: Cấu tạo từ nam châm điện và nam châm vĩnh cửu, chuyển động phần cứng dựa trên đầu vào. Được ứng dụng chủ yếu ở mục đích điện báo.

3.3 Dựa vào đặc tính đầu vào

Dựa trên đặc tính đầu vào, rơ le được phân loại như sau:

• Rơ le dòng điện.
• Rơ le điện áp.
• Rơ le công suất.
• Rơ le tổng trở.

4. Các tham số cơ bản của rơ le

Rơ le có các thông số cơ bản sau:

• Điện áp cuộn dây. Đây là điện áp hoạt động mà cuộn dây nam châm điện.
• Dòng điện của cuộn dây. Giá trị này cho biết dòng điện mà cuộn dây sẽ hút ra khi nó được cấp điện với điện áp cuộn dây được chỉ định. Đặc tính rất quan trọng cần tính đến khi thiết kế trình điều khiển của rơle. Dòng điện đi qua trình điều khiển phải đủ để điều khiển tiếp điểm.
• Điện áp tắt: Đặc tính này cho biết điện áp nhỏ nhất mà phần ứng được kéo bởi nam châm điện. Nếu điện áp giảm xuống dưới giá trị này, lò xo sẽ thắng lực từ và rơle sẽ thay đổi trạng thái.
• Số lượng tiếp điểm
• Nguồn cho các tiếp điểm. Đặc tính này cho biết công suất tối đa mà các tiếp điểm có thể xử lý. Một số nhà sản xuất sẽ sử dụng điện áp và ampe, một số nhà sản xuất khác là điện áp và kilo-watt, trong khi một số nhà sản xuất khác sẽ chỉ ra cả ba giá trị.
• Nhiệt độ hoạt động. Nhiệt độ mà rơ le có thể hoạt động mà không có vấn đề gì
• Tần số chuyển mạch.
• Tần suất nghỉ tối đa