Rơ le (Relay)

1 Giới thiệu về rơ le

1.1 Rơ le là gì và tại sao tất cả chúng ta sử dụng chúng ?

Rơ le là một công tắc nguồn hoạt động giải trí bằng điện. Rơle truyền thống lịch sử sử dụng một nam châm hút điện để thực thi tác động cơ cho công tắc nguồn. Tuy nhiên, những phiên bản mới hơn sẽ sử dụng thiết bị điện tử như rơ le bán dẫn .

Rơle được sử dụng khi cần tinh chỉnh và điều khiển một mạch điện sử dụng tín hiệu hiệu suất thấp hoặc 1 số ít mạch phải được tinh chỉnh và điều khiển bằng một tín hiệu. Rơle bảo vệ cách ly trọn vẹn về điện giữa việc tinh chỉnh và điều khiển và mạch tinh chỉnh và điều khiển .

Rơle thường được sử dụng trong các mạch điện để giảm dòng điện chạy qua công tắc điều khiển sơ cấp. Có thể sử dụng như công tắc, bộ hẹn giờ hoặc cảm biến có cường độ dòng điện tương đối thấp để bật và tắt tải công suất cao hơn nhiều. Chúng ta sẽ xem các ví dụ về điều này ở phần sau của bài viết.

Bạn đang đọc: Rơ le (Relay)

1.2 Các bộ phận chính của rơ le

Có hai mạch chính trong rơle. Mạch sơ cấp và mạch thứ cấp .

Mạch sơ cấp cung ứng tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển để quản lý và vận hành rơ le. Điều này hoàn toàn có thể được tinh chỉnh và điều khiển bằng công tắc nguồn thủ công bằng tay, bộ điều nhiệt hoặc 1 số ít loại cảm ứng. Mạch sơ cấp thường được liên kết với nguồn điện một chiều điện áp thấp .Mạch thứ cấp là mạch chứa tải cần đóng, cắt và tinh chỉnh và điều khiển. Khi nói về tải, tất cả chúng ta sẽ nói đến bất kể thiết bị nào tiêu thụ điện như quạt, máy bơm, máy nén hoặc thậm chí còn là bóng đèn .

Ở phía sơ cấp, tất cả chúng ta tìm thấy một cuộn dây điện từ. Đây là một cuộn dây tạo ra từ trường khi dòng điện chạy qua nó .

Khi dòng điện đi qua dây dẫn, nó tạo ra một trường điện từ, chúng ta có thể thấy rằng bằng cách đặt một số la bàn xung quanh dây dẫn, khi chúng ta cho dòng điện chạy qua dây dẫn, la bàn đổi hướng để theo hướng với trường điện từ. Khi ta quấn dây thành cuộn dây, từ trường của mỗi dây kết hợp với nhau tạo thành từ trường lớn hơn, mạnh hơn. Chúng ta có thể điều khiển từ trường này bằng cách điều khiển dòng điện một cách đơn giản.
Ở cuối nam châm điện ta tìm thấy phần tiếp ứng. Đây là một thành phần nhỏ được lắp vào trục. Khi nam châm điện có lực từ thì nó hút phần tiếp ứng. Khi nam châm điện bị ngắt, phần tiếp ứng trở lại vị trí ban đầu nhờ vào một lò xo nhỏ.

Nối với phần tiếp ứng là một công tắc nguồn hoàn toàn có thể di dời được. Khi phần tiếp ứng bị hút vào nam châm từ điện thì đóng lại và trở thành mạch kín ở phía thứ cấp .

1.3 Cách hoạt động giải trí của một rơ le điện cơ

Có hai loại rơ le cơ bản là loại thường mở và loại thường đóng. Có nhiều loại rơ le khác và tất cả chúng ta sẽ xem xét chúng ở phần sau của bài viết .Với loại thường mở, khởi đầu không có dòng điện chạy trong mạch thứ cấp, do đó phụ tải sẽ tắt. Tuy nhiên, khi có dòng điện chạy qua mạch sơ cấp, nam châm từ điện sẽ Open một từ trường. Từ trường này hút phần tiếp ứng và kéo công tắc nguồn tơ hoạt động cho đến khi nó chạm vào chốt của mạch thứ cấp. Điều này làm mạch kín và phân phối điện cho tải .Với loại thường đóng. Mạch thứ cấp khởi đầu có dòng điện và do đó tải được bật. Khi có dòng điện chạy qua mạch sơ cấp, điện từ trường làm phần ứng đẩy đi làm ngắt công tắc nguồn tơ và làm đứt mạch, điều này cắt nguồn điện phân phối cho tải .

1.4 Cách hoạt động giải trí của rơle bán dẫn ( SSR )

Hoạt động của Rơle bán dẫn hoặc SSR về cơ bản tựa như, nhưng không giống như rơle cơ điện, nó không có bộ phận kích cơ học. Rơ le bán dẫn sử dụng những đặc tính điện và quang học của chất bán dẫn bán dẫn để triển khai cách ly nguồn vào và đầu ra cũng như những công dụng chuyển mạch .Với loại thiết bị này, tất cả chúng ta tìm thấy một đèn LED ở phía sơ cấp, thay vì một nam châm từ điện. Đèn LED cung ứng năng lực link bằng quang học bằng cách chiếu chùm ánh sáng qua một khe hở và vào bộ thu của bóng bán dẫn, bộ thu này có sự nhạy cảm với quang ảnh. Vì vậy việc đóng mở được trấn áp bằng việc bật tắt bóng đèn LED .

Điện trở quang hoạt động giống như một chất cách điện và không được cho phép dòng điện chạy qua, trừ khi nó được tiếp xúc với ánh sáng. Bên trong phototransistor, tất cả chúng ta có những lớp vật tư bán dẫn khác nhau. Có loại N và loại P, chúng được kẹp vào nhau. Loại N và loại P đều được làm từ silicon nhưng chúng đã được trộn với những vật tư khác để đổi khác đặc thù điện của chúng. Loại N đã được trộn với một vật tư cung ứng cho nó nhiều electron thừa và không thiết yếu, chúng hoàn toàn có thể tự do chuyển dời xung quanh những nguyên tử khác. Loại P đã được trộn với một vật tư có ít điện tử hơn, thế cho nên mặt này có nhiều khoảng trống trống mà những điện tử hoàn toàn có thể vận động và di chuyển tới .

Khi các vật liệu liên kết với nhau, một vùng nghèo (vùng liên kết giưa hai loại chất bán dẫn) sẽ phát triển và ngăn các điện tử di chuyển qua .
 

 Tuy nhiên, khi đèn LED được bật, nó sẽ phát ra một hạt gọi là photon. Photon đi vào vật liệu loại P và đánh bật các electron, đẩy chúng qua vùng nghèo và vào vật liệu loại N. Các điện tử ở vùng nghèo đầu tiên bây giờ cũng có thể thực hiện bước nhảy và do đó một dòng điện được phát triển. Khi đèn LED tắt, các photon ngừng đánh bật các electron qua vùng nghèo và do đó dòng điện ở phía thứ cấp dừng lại.
Vì vậy, chúng ta có thể điều khiển mạch thứ cấp chỉ bằng cách sử dụng một chùm ánh sáng.

1.5 Các loại rơ le

Có nhiều loại rơ le, tất cả chúng ta sẽ xem xét một vài loại chính cũng như 1 số ít ví dụ đơn thuần về cách chúng được sử dụng .

1.5.1 Rơle thường mở

Như chúng ta đã thấy trước đó trong bài viết này, chúng ta có rơ le thường mở đơn giản. Điều này có nghĩa là tải của phía thứ cấp sẽ tắt cho đến khi mạch kín trên sơ cấp. Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng điều này để điều khiển quạt bằng cách sử dụng “thanh lưỡng kim” làm công tắc ở phía chính. Thanh lưỡng kim sẽ uốn cong khi nhiệt độ tăng lên, ở một nhiệt độ nhất định nó sẽ hoàn thiện mạch điện và bật quạt để làm mát.
 

1.5.2 Rơle thường đóng

Chúng ta cũng có một rơ le thường đóng. Điều này có nghĩa là tải ở phía thứ cấp vẫn thông thường. Ví dụ, để tinh chỉnh và điều khiển một mạng lưới hệ thống máy bơm đơn thuần nhằm mục đích duy trì một mực nước nhất định trong bể chứa, khi mực nước thấp, máy bơm bật, tuy nhiên khi nó đạt đến số lượng giới hạn theo nhu yếu mạch sơ cấp sẽ kích hoạt và công tắc nguồn tơ bị kéo lại, điều này sẽ cắt nguồn điện cho máy bơm .

1.5.3 Rơ le chốt

Trong một rơ le tiêu chuẩn thường mở, khi mạch sơ cấp được ngắt điện, trường điện từ biến mất và lò xo kéo công tắc nguồn tơ trở lại vị trí bắt đầu. Đôi khi, tất cả chúng ta muốn mạch thứ cấp vẫn hoạt động giải trí sau khi mạch sơ cấp được mở. Để làm được điều đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng một rơ le chốt .

Ví dụ: khi chúng ta nhấn nút chờ thang máy, chúng ta muốn đèn trên nút này vẫn sáng để người dùng biết thang máy đang đến. Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng Rơ le chốt để thực hiện việc này. Có nhiều thiết kế khác nhau cho loại rơ le này, nhưng trong ví dụ đơn giản này, chúng ta có 3 mạch riêng biệt và một pít-tông nằm giữa chúng. Mạch đầu tiên là nút bấm. Thứ hai là đèn và thứ ba là mạch reset.
 

 Khi nhấn nút, mạch kín và cấp nguồn cho nam châm điện, thao tác này kéo pít-tông và mạch đóng kín để bật đèn. Một tín hiệu được gửi đến bộ điều khiển thang máy để đưa thang máy đi xuống. Nút được nhả ra, điều này sẽ cắt điện cho mạch điện ban đầu, nhưng vì piston không được nạp vào lò xo nên nó vẫn ở vị trí và đèn vẫn sáng.

Khi thang máy xuống tầng dưới, nó sẽ tiếp xúc với công tắc nguồn đóng. Điều này cung ứng nguồn năng lượng cho nam châm từ điện thứ hai và kéo pít-tông đi, cắt nguồn điện cho đèn .Do đó, những rơ le chốt mang lại quyền lợi của việc ‘ nhớ ‘ vị trí. Sau khi được kích hoạt, chúng sẽ vẫn ở vị trí cuối mà không cần thêm bất kể dòng điện nào khác .

1.5.4 Rơle một tiếp điểm và hai tiếp điểm

Rơle hoàn toàn có thể có một hoặc hai tiếp điểm. Thuật ngữ tiếp điểm cập đến số lượng tiếp điểm được đóng lại khi rơle được cấp điện. Điều này có nghĩa có nhiều hơn một mạch thứ cấp được phân phối nguồn năng lượng từ một mạch sơ cấp duy nhất .

Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng một rơ le hai tiếp điểm để điều khiển quạt làm mát và cũng là đèn cảnh báo. Cả quạt và đèn đều tắt bình thường, nhưng khi thanh lưỡng kim trên mạch sơ cấp quá nóng, nó sẽ uốn cong để tạo thành mạch kín. Điều này tạo ra trường điện từ và đóng cả hai công tắc tơ ở phía thứ cấp, điều này cung cấp điện cho quạt làm mát cũng như đèn cảnh báo.
 

1.5.5 Rơle tác động ảnh hưởng đơn hoặc tác động ảnh hưởng kép

Khi nói về rơ le, bạn sẽ thường nghe thấy thuật ngữ ” ảnh hưởng tác động “. Điều này đề cập đến số lượng điểm liên kết. Rơle tác động ảnh hưởng kép phối hợp mạch điện thường mở và thường đóng. Rơle tác động ảnh hưởng kép còn được gọi là rơle quy đổi, vì nó luân phiên, hoặc đổi khác, giữa hai mạch thứ cấp .Trong ví dụ này, khi mạch sơ cấp hở, lò xo ở phía thứ cấp kéo công tắc nguồn tơ đến cực B, cấp nguồn cho đèn. Quạt vẫn tắt vì mạch chưa kín .

1.5.5 Rơ le hai tiếp điểm hai ảnh hưởng tác động

Hai tiếp điểm, hai ảnh hưởng tác động hoặc DPDT được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển 2 trạng thái trên 2 mạch riêng không liên quan gì đến nhau. Ở đây tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy một rơ le DPDT. Khi mạch sơ cấp hở ra, những cực T1 và T2 được nối với những cực B và D tương ứng. Đèn LED màu đỏ và đèn báo đã được phân phối nguồn năng lượng .

 Khi mạch sơ cấp đóng lại thì T1 và T2 nối vào các cực A và C, quạt bật và đèn LED xanh được cấp điện.

1.6 Diode dập xung ( Diode flyback )

Một thứ tất cả chúng ta cần chăm sóc khi thao tác với nam châm hút điện là EMF ngược, hay còn gọi là suất điện động ngược. Khi tất cả chúng ta cấp nguồn cho cuộn dây, trường điện từ tích góp đến một điểm cực lớn, từ trường đang tích trữ nguồn năng lượng. Khi tất cả chúng ta cắt điện, trường điện từ đổi khác và giải phóng nguồn năng lượng tích trữ này rất nhanh, trường suy giảm này liên tục đẩy những electron, đó là nguyên do tại sao tất cả chúng ta nhận được EMF ngược. Đây không phải là điều tốt vì nó hoàn toàn có thể tạo ra những xung điện áp rất lớn làm hỏng mạch của tất cả chúng ta .

Để khắc phục điều này, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng một linh phụ kiện gì đó giống như một diode để khắc phục điều này. Diode chỉ được cho phép dòng điện chạy theo một chiều, vì thế trong hoạt động giải trí thông thường, dòng điện chạy đến cuộn dây. Nhưng, khi tất cả chúng ta cắt điện, EMF phía sau sẽ đẩy những electron và do đó, diode giờ đây sẽ phân phối một con đường để cuộn dây tiêu thụ nguồn năng lượng của nó một cách bảo đảm an toàn, để nó không làm hỏng mạch của tất cả chúng ta .

2 Phân loại và những ứng dụng

2.1 Các loại rơ le điện khác nhau

Như bạn hoàn toàn có thể biết, rơ le trong công nghiệp được chia thành hai loại chính :

  • Rơle bán dẫn(Solid-State Relays) viết tắt là SSR
  • Rơle điện cơ (Electromechanical relays) viết tắt là EMR.
     

Hình 1. Các loại rơ le

Tất nhiên, nếu bạn là một thợ điện, bạn có thể phải gặp một số loại rơ le khác như rơ le an toàn (safety relays), rơ le bảo vệ nguồn(Power protection relays), v.v.
 

Hình 2. Các loại rơ le khácCó thể thường bạn sẽ thấy Rơ le điện được lắp ráp trên bảng điện trung thế, vì rơ le là một loại thiết bị bảo vệ cho mạng lưới hệ thống điện .

Chúng giống một bộ điều khiển hơn là một rơ le! Vì vậy, chúng ta có thể tìm hiểu chi tiết về chúng trong một bài viết tới.
 

Trong thời điểm trước kia người ta làm bảng điều khiển chỉ từ những rơ le và công tắc tơ nhưng bất kể thời điểm hiện tại công nghệ đã phát triển thì việc sử dụng vẫn diễn ra bình thường.
 

                                                     Hình 4. Rơ le được sử dụng trong bảng điều khiển

Bạn có thắc mắc tại sao rơ le vẫn được sử dụng trong khi một số PLC đã có thể chuyển mạch cho cả tải DC và AC với những công suất khác nhau?

Đầu tiên hãy nhanh gọn xem phương pháp hoạt động giải trí của rơ le điện cơ và hiểu được một số ít diễn đạt thiết yếu, thì sau đó sẽ vấn đáp được câu hỏi hóc búa này .

2.2 Rơ le điện cơ

Bạn hoàn toàn có thể nghe nói về rơ le điện cơ như :

  • Một Rơle thông thường
  • Tiếp điểm rơ le
  • Rơle cơ học
  • và nhiều nữa……
     


                                                           Hình 5.Rơ le điện cơ 

2.3 Các thành phần rơ le điện cơ

Nếu nhìn vào khối hộp của một rơ le cơ, chúng ta thấy điều này:
 


                                                          Hình 6. Khối hộp trên rơ le
 

Rơ le điện cơ sử dụng một cơ chế cơ học để di chuyển cần tiếp ứng và thay đổi vị trí của một số tiếp điểm.
Chuyển động này được thực hiện nhờ một nam châm điện.
 


                                                         Hình 6. Các thành phần bên trong khối kích tiếp điểm 
 

2.4 Cách rơ le điện cơ hoạt động 

Khi kết nối nguồn điện với nam châm, nó hút phần tiếp ứng và do đó các tiếp điểm NO và NC thay đổi vị trí tạo thành tiếp điểm đóng hoặc mở .
 


                                                         Hình 7. Rơ le điện cơ hoạt động 
 

Khi ngắt nguồn điện khỏi cuộn dây, phần tiếp ứng và các điểm tiếp xúc sẽ trở lại vị trí ban đầu.
 

Ngoài ra, trên rơ le còn có một nút ấn để chúng ta có thể ấn và kiểm tra rơ le bằng tay mà không cần kết nối và ngắt nguồn điện.
 

                                                         Hình 9. Cơ chế kiểm tra bằng tay của rơ le 
Cho đến nay, việc thỏa thuận về đầu vào hoặc phía chính của rơ le mà chúng ta kết nối điện áp điều khiển với đó được biết như sau: Điện áp điều khiển từ 12 đến 110 V DC, hoặc có thể từ 12 đến 240 V AC.

2.5 Sơ đồ đấu dây rơ le điện cơ

Phía nguồn hoặc phía thứ cấp của rơ le sẽ được kết nối với một thiết bị tiêu thụ hoặc giả sử là “tải”.
 

                                                           Hình 10. Sơ đồ đấu dây Rơ le 

Rơ le điện cơ nói riêng thường được sử dụng trong những ứng dụng một pha. Trong bảng điều khiển và tinh chỉnh điện, chúng tôi sử dụng chúng để liên kết những kênh đầu ra kỹ thuật số ( Digital output ) của PLC với thiết bị truyền động và thiết bị hiệu suất thấp ( AC một pha ) như van điện từ, đèn, còi báo động, v.v.

Chúng ta nên chọn rơ le sao cho phù hợp với thông số kỹ thuật và định mức công suất của tải cũng như điện áp điều khiển mà chúng ta sẽ áp dụng cho cuộn dây của nó.
 

                                                  Hình 11. Kết nối PLC-rơ le và thiết bị được dùng
 

Ví dụ: nếu chúng ta muốn PLC bật một đèn cảnh báo Siren dựa trên mức logic của nó, trước tiên chúng ta nên kiểm tra tín hiệu điện áp điều khiển nào mà PLC gửi ra.
Như bạn thấy đó là tín hiệu DC 24 Volt(Hình 11)
 

                                                   Hình 11.Thông số kỹ thuật của PLC
 

Sau đó, chúng ta sẽ kiểm tra công suất định mức của đèn Siren; ví dụ, nó là 110 vôn AC với khoảng 1 amp dòng điện định mức.
 

                                                  Hình 12. Thông số kỹ thuật của đèn Siren
 

Vì vậy, chúng ta nên đảm bảo điện áp cuộn dây của rơ le và dòng điện mà các tiếp điểm của nó có thể tải được.
 

                                                  Hình 12.Thông số cần thiết của Rơ le

Sau đó liên kết điện áp 110 AC từ nguồn điện với điểm ” chung ” của rơle. Và từ đó ta liên kết tiếp điểm thường mở của rơ le với đèn Siren .

                                                  Hình 13. Cách kế nối Rơ le với đèn báo hiệu 
 

Do đó, khi PLC gửi tín hiệu 24 VDC đến rơ le, tiếp điểm NO sẽ được đóng lại và điện áp AC sẽ được truyền đến đèn Siren.
 

                                                 Hình 14. Kết nối đầu ra PLC vào Rơ le 
Đến đây của hỏi ở đầu bài đã được giải đáp. Tại sao chúng ta sử dụng rơ le thay vì chỉ sử dụng đầu ra của PLC?

2.6 Tại sao sử dụng Relay trong các ứng dụng PLC

Trong ví dụ này, chúng ta sử dụng nguồn điều khiển 24 VDC đến từ đầu ra PLC để ta tín hiệu cho thiết bị có mức và loại điện áp khác được kết nối với rơ le.
Bạn cho rằng có thể chọn một loại PLC cho ra nguồn điều khiển với mức dòng lớn ở 110V AC. Thế thì sẽ như thế nào?

                                                Hình 15. PLC kết nối trực tiếp từ đầu ra đến đèn báo hiệu 

Như hình 16 tất cả chúng ta thấy rằng phần nguồn điện cấp cho đèn và nguồn điều khiển và tinh chỉnh được tách rời khỏi nhau để ngăn ngừa việc hỏng PLC trong trường hợp ngắn mạch không đáng có .Ngân sách chi tiêu là một yếu tố quan trọng hơn ở đây. Cả ngân sách của một PLC với những tiếp điểm định mức hiệu suất cao và ngân sách bảo dưỡng nó trong trường hợp có sự cố ngắn mạch là rất cao .Đổi cái rơ le 20 đô bị hỏng thì hài hòa và hợp lý hơn là đổi cái PLC 1000 đô phải không ?

                                             Hình 16. Hai nguồn điều khiển và nguồn cấp được tách biệt nhau 

Bây giờ bạn đã có câu vấn đáp cho mình, hãy cùng xem những loại rơ le điện cơ có những loại nào .

2.7 Các loại rơ le  điện cơ khác nhau

7.1. Các loại rơ le cơ học khác nhau (phân theo tiếp điểm)

Chúng ta hoàn toàn có thể phân loại rơ le điện cơ theo số lượng những tiếp điểm NO và NC của chúng. Các loại tiêu chuẩn là :

  • SPST hoặc Rơ le một tiếp điểm một tác động.
  • SPDT hoặc Rơ le một tiếp điểm hai tác động  
  • DPST hoặc Rơ le hai tiếp điểm một tác động.
  • DPDT hoặc Rơ le hai tiếp điểm hai tác động.

                                                    Hình 17. Các loại rơ le phân theo tiếp điểm
Ví dụ: đây là rơ le một tiệp điểm hai tác động.

7.2. Các loại rơ le cơ học khác nhau (theo hình dạng của chúng)

Rơ le điện cơ có những loại khác nhau :

  • Các loại hình khối thông thường để gắn trên thanh DIN trong bảng điều khiển.
  • Loại mỏng để gắn trên thanh DIN trong bảng điều khiển điện.
  • Các loại thu nhỏ để hàn trên PCB.

                                                     Hình 18. Các loại Rơ le phân theo hình dạng
 Những Rơ le lắp đặt trên thanh ray DIN có hai phần riêng biệt;
Một là dựa trên là việc kết nối dây với cuộn dây và các tiếp điểm.
 

Xem thêm: Bảng giá

Thứ hai là phần head, chứa cuộn dây và các tiếp điểm.
                                                   Hình 20. Phân loại rơ le theo phần head 

Chúng ta có thể tháo dỡ và lắp ráp rơ le một cách dễ dàng bằng cách đẩy các đầu ghim vào đế.
Bạn luôn có thể tìm thấy sơ đồ kết nối rơ le đơn giản, điện áp cuộn dây và các thông số kỹ thuật khác trên phần đầu hoặc ngay bên hông của rơ le và hướng dẫn kết nối khi đấu dây rơ le.
 
                                                Hình 21. Bảng hướng dẫn trên rơ le  


Có thể bạn quan tâm
© Copyright 2008 - 2016 Dịch Vụ Bách khoa Sửa Chữa Chuyên nghiệp.
Alternate Text Gọi ngay