Các loại rơ le (relay) điện từ: Loại 1, loại 2, loại trung gian,…

Mỗi loại rơ le điện từ có chức năng và ứng dụng riêng, được sử dụng để điều khiển và bảo vệ hệ thống điện trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số relay điện từ.

Relay điện từ loại 1

Cấu tạo

1- Mạch từ cố định.
2- Lõi thép (nắp)
3- Cuộn dây AC
4- Tiếp điểm.
5- Lò xo kéo.
6- Nguồn cấp điện cho cuộn dây.

Nguyên lý làm việc

Relay điện từ là một loại khí cụ điện được sử dụng để đóng – ngắt các tiếp điểm trong mạch điều khiển – điều khiển hệ thống theo yêu cầu và mục đích sử dụng, như vậy nó đóng vai trò tương đối quan trọng trong quá trình điều khiển hệ thống, đặc biệt là quá trình khởi động của động cơ xoay chiều 1 phase.

Khi đặt điện áp vào cuộn dây (3) thì trên cuộn dây (3) sẽ sinh ra một lực điện từ có giá trị.

Trong đó: K là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây (3) phụ thuộc vào cấu tạo của relay điện từ.

Ở chế độ định mức I = I_đm thì lực sinh ra lúc đó có giá trị.

(a)

Ở chế độ có tải dòng điện I tăng có nghĩa là I = I_tđ (I_tđ – dòng điện tác dụng ) lúc đó lực điện từ sinh ra.

Do đó lò xo bị kéo xuống.

Khi đặt điện áp vào cuộn dây (3) thì cuộn dây (3) sẽ sinh ra một lực (a) (lực kháng của lò xo), chính vì vậy nắp (2) được giữ cố định không bị kéo xuống, chỉ khi nào dòng điện tăng lên I = I_tđ thì lúc này cuộn dây (3) sẽ sinh ra một lực lớn hơn lực kháng của lò xo (5), do đó lò xo (5) bị kéo về phía dưới, nắp (2) bị hút về mạch từ (1) vị trí cố định làm đóng các tiếp điểm (4).

Khi khoảng hở σ càng giảm nếu lực F sinh ra càng mạnh, khi I giảm xuống bằng giá trị I nhỏ thì nắp (2) trở về vị trí ban đầu, các tiếp điểm (4) được mở ra.

Loại relay này được cải tiến và bán rộng rãi trên thị trường với nhiều chủng loại khác nhau rất đa dạng phong phú, giá thành thấp, đơn giản, dễ sử dụng trong việc tự động điều khiển.

Relay điện từ loại 2

Relay điện từ là relay đơn giản nhất và được sử dụng rộng rãi nhất. Relay làm việc trên nguyên lý điện từ và về kết cấu, nó tương tự như contactor nhưng chỉ dùng đóng cắt mạch điều khiển, không trực tiếp dùng mạch động lực.

Cuộn dây (1) quấn quanh lõi sắt (2) và hai đầu dây nối ra hai chấu cắm (8). Nắp từ động (3) được lò xo (4) để tiếp điểm động (5) tì lên tiếp điểm tĩnh (6), còn tiếp điểm tĩnh (7) bị hở. Khi cuộn điện từ được cấp điện, nó sẽ hút nắp từ động kéo đưa tiếp điểm động (5) tiếp xúc với tiếp điểm (7) và tiếp điểm tĩnh (6) bị hở ra. 

1 – cuộn dây; 2 – lõi sắt; 3 – nắp từ động; 4 – lò xo; 5 – tiếp điểm động; 6,7 – tiếp điểm tĩnh; 8 – chấu cắm

Qua cách làm việc của relay điện từ, ta thấy mỗi relay có ba phần chính:

• Cơ cấu thu: là cuộn hút điện từ. Nó tiếp nhận tín hiệu vào và khi đạt một giá trị nào đó thì relay tác động.
• Cơ cấu trung gian, chính là mạch từ. Nó giúp tạo ra lực hút khi cuộn điện từ có điện và so sánh lực này với lực đặt trước bởi lò xo phản hồi. Kết quả tác động được truyền tới cơ cấu chấp hành.
• Cơ cấu chấp hành là hệ thống các tiếp điểm. Chúng tác động sẽ truyền tín hiệu cho mạch điều khiển.

Thời gian tác động ttđ của relay là thời gian tính từ lúc cuộn hút được cấp điện cho đến khi tiếp điểm thường mở đóng lại hoàn toàn hoặc tiếp điểm thường đóng mở ra hoàn toàn. Thời gian tác động của relay còn gọi là thời gian trễ. Tùy theo thời gian này mà relay được chia ra:

• Relay không quán tính: t_tđ < 1ms
• Relay tác động nhanh: t_tđ ~ (1-100)ms
• Relay thời gian: t_tđ >100 ms 

Relay trung gian

Nhiệm vụ của relay trung gian là khuếch đại các tín hiệu điều khiển, liên kết giữa các phần tử điều khiển khác nhau. 

Relay trung gian thường là relay điện từ, số lượng tiếp điểm của relay trung gian thương nhiều hơn các loại relay khác. Relay trung gian có độ phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm.

Cấu tạo

Rơ le trung gian có cấu tạo bao gồm một cuộn hút và mạch tiếp điểm cùng với vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm đóng vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiến được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu điện tử. Cụ thể là:

• Cuộn hút hay nam châm điện bao gồm lõi thép tĩnh lõi thép động, và cuộn dây. Trong đó, cuộn dây có thể là cuộn cường độ hay cuộn điện áp, hoặc có thể là cả hai còn lõi thép động được găng bởi một lò xo và cùng định vị bằng một vít điều chỉnh.
• Mạch tiếp điểm gồm có tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch, tiếp điểm nghịch đóng vai trò đóng/cắt thiết bị điện tải được cách ly với cuộn hút.

Nguyên lý hoạt động

Khi dòng điện đi qua relay trung gian, nó sẽ tiếp tục đi qua cuộn dây bên trong và tạo ra 1 từ trường hút. Từ trường hút tác động lên 1 đòn bẩy bên trong khiến cho các tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái đóng và mở. Từ đó trạng thái của relay cũng sẽ thay đổi theo. Tùy thuộc vào thiết kế của từng relay mà số tiếp điểm điện sẽ thay đổi theo, có thể là một hoặc nhiều hơn.

Relay trung gian gồm có 2 mạch hoạt động độc lập. Một mạch điều khiển cuộn dây relay để cho dòng chảy có thể chạy qua cuộn dây hoặc không chạy qua. Mạch thứ 2 sẽ điều khiển dòng điện nhằm kiểm tra dòng điện có thể đi qua relay được hay không.