Tìm hiểu rơ le nhiệt độ
Relay nhiệt độ là thiết bị chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành hành động đóng ngắt mạch điện, tương tự như relay áp suất. Relay nhiệt độ thường được tích hợp với các bộ cảm biến nhiệt độ như áp kế, lưỡng kim, hoặc điện trở, và được phân thành nhiều loại dựa trên cách thức chuyển đổi tín hiệu:
- Thermostatics: Relay nhiệt độ sử dụng bộ cảm biến nhiệt cơ học để điều chỉnh tiếp điểm theo mức nhiệt độ.
- Relay nhiệt độ kiểu hộp xếp: Sử dụng hộp xếp chứa khí hoặc chất lỏng giãn nở khi nhiệt độ thay đổi.
- Relay hiệu nhiệt độ: Dựa trên hiệu số nhiệt độ giữa hai điểm để điều khiển đóng ngắt.
- Relay nhiệt độ kép: Có hai ngưỡng nhiệt độ cài đặt để điều khiển.
- Relay nhiệt kiểu giãn nở nhiệt: Dựa trên sự giãn nở của chất lỏng hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi.
- Relay nhiệt độ điện trở: Sử dụng điện trở thay đổi theo nhiệt độ để điều khiển.
- Relay nhiệt độ điện tử: Chuyển đổi tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện tử để điều khiển.
Mỗi loại relay có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng, phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu khác nhau trong công nghiệp và tự động hóa.
Relay nhiệt độ (Thermostatics)
Cấu tạo

1. Vỏ hộp.
2. Vít điều chỉnh vi phân.
3, 7. Các êcru lắp kim.
4. Thang nhiệt độ.
5. Thanh hãm.
6. Vít điều chỉnh dải nhiệt độ.
8. Lò xo chính.
9, 13,17. Các tay đòn.
10. Lá công tắc.
11, 16. Các vít hiệu chỉnh.
12. Lò xo đảo chiều.
14, 15. Công tắc điện.
18. Lò xo lá.
19. Xi phông.
20. Thanh chuyền.
21. Lò xo xi phông.
22. Đòn gánh.
23. Lò xo vi phân (tinh chỉnh).
24. Ba lông nhiệt.
25. Ống mao dẫn.
Nguyên lý làm việc
Relay nhiệt được thiết kế từ ba lông nhiệt, ống nối mao dẫn, xi phông và vỏ xi phông. Ba lông nhiệt thường chứa các loại gas như R12, R13, R22, R502 và được đặt tại vị trí kiểm soát nhiệt độ trong phòng lạnh. Dưới đây là nguyên lý hoạt động của relay nhiệt:
- Cảm nhận nhiệt độ: Áp suất của gas trong ba lông nhiệt thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Khi nhiệt độ ổn định, áp suất gas tác động lên xi phông sẽ được cân bằng bởi lực của lò xo chính và lò xo vi phân, giúp tay đòn duy trì trạng thái cân bằng.
- Tăng nhiệt độ: Khi nhiệt độ môi trường tăng, áp suất gas cũng tăng, làm nén xi phông. Điều này dẫn đến việc thanh chuyền di chuyển lên, chống lại lực lò xo chính. Tay đòn sẽ quay theo chiều kim đồng hồ quanh trục O1.
- Kích hoạt công tắc: Khi tay đòn di chuyển đến điểm tựa của đòn gánh, lực kéo từ lò xo vi phân sẽ tác động lên tay đòn. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng, tay đòn sẽ vượt qua ngưỡng, kích hoạt tay đòn đảo mạch, đóng mở các tiếp điểm (14, 15).
- Giảm nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm, áp suất gas cũng giảm, kéo theo sự giảm nén của xi phông. Dưới tác động của các lò xo, thanh chuyền sẽ di chuyển xuống, làm xi phông dãn ra. Tay đòn sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ.
- Ngắt mạch: Khi tay đòn quay đến điểm cắt với trục lò xo đảo mạch, các tiếp điểm sẽ ngắt dứt khoát, đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Relay nhiệt độ kiểu hộp xếp
Relay nhiệt độ kiểu hộp xếp là sự kết hợp của relay áp suất đơn với một bộ biến đổi tín hiệu kiểu nhiệt áp.

- Vít đặt nhiệt độ chính
- Vít đặt nhiệt độ vi sai
- Tay đòn chính
- Lò xo chính
- Lò xo vi sai
- Hộp xếp bộ biến đổi nhiệt áp
- Lối luồn dây điện
- Bầu cảm nhiệt
- Tiếp điểm
- Cơ cấu lật
Nguyên lí làm việc:
- Cảm nhận nhiệt độ: Bầu cảm nhiệt (8) chứa chất lỏng hoặc hơi của môi chất lạnh, hoạt động như một cảm biến nhiệt độ. Khi nhiệt độ trong phòng giảm, bầu cảm nhiệt cũng cảm nhận được sự thay đổi này và dẫn đến việc giảm áp suất.
- Giảm áp suất: Khi nhiệt độ giảm, áp suất gửi về hộp xếp (6) cũng giảm. Tại thời điểm này, các chi tiết trong relay hầu như không có sự chuyển động do áp suất không đủ để tác động lên các bộ phận.
- Đặt giá trị: Khi nhiệt độ trong phòng tiếp tục giảm xuống thấp hơn mức giá trị đặt (giá trị đặt chính trừ đi giá trị vi sai), lò xo chính sẽ đẩy hộp xếp xuống. Điều này dẫn đến việc tay đòn chính (3) bị kéo xuống và tạo đủ lực để kích hoạt cơ cấu lật (10).
- Cắt máy nén: Khi tay đòn chính chuyển động, tiếp điểm 1 sẽ rời tiếp điểm 4 (trạng thái ON) và hạ xuống tiếp điểm 2 (trạng thái OFF), dẫn đến việc máy nén dừng hoạt động. Đây là quá trình cắt máy nén để bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng làm lạnh quá mức.
- Khôi phục hoạt động: Khi nhiệt độ trong phòng tăng lên đến mức giá trị đặt (giá trị đặt chính), áp suất trong bầu cảm nhiệt (8) sẽ tăng, đủ lớn để thắng lực của lò xo chính. Kết quả là hộp xếp (6) sẽ dãn ra, đẩy tay đòn chính (3) lên thông qua cơ cấu lật, khôi phục trạng thái mạch điện.
- Khởi động máy nén: Quá trình này tiếp tục lặp lại, đảm bảo rằng máy nén chỉ hoạt động khi nhiệt độ trong phòng vượt qua mức giá trị đặt, duy trì sự ổn định của hệ thống làm lạnh.

a) Cấu tạo relay nhiệt độ kiểu KP; b) Cấu tạo relay nhiệt độ kiểu KPU
- Vít đặt nhiệt độ
- Lò xo vi sai
- Vít đặt vi sai
- Cơ cấu lật
- Tiếp điểm
- Lối luồn dây điện
- Ống mao
- Hộp xếp
- Vít tiếp địa
- Vít nối điện
- Lò xo chính
- Tay đòn chính
Phạm vi nhiệt độ mà KP và KPU có thể cảm nhận được từ -60°c đến +80°c, vượt qua vùng nhiệt độ này nó có sai số về độ trễ chuyển đổi trạng thái tiếp điểm rất lớn.
Relay hiệu nhiệt độ kiểu hộp xếp
Relay hiệu nhiệt độ kiểu hộp xếp gồm hai hộp xếp: một bầu cảm nhiệt đặt ở môi trường có nhiệt độ thấp LT (Low Temperature), một bầu cảm nhiệt đặt ở môi trường có nhiệt độ cao HT (High Temperature), về nguyên tắc, relay hiệu nhiệt độ cũng giống như relay hiệu áp suất dầu.
Cấu tạo

- Bầu cảm nhiệt LT
- Ống mao cảm nhiệt LT
- Hộp xếp phía LT
- Đĩa điều chỉnh
- Thanh điều chỉnh nhiệt độ
- Vòng đấu dây
- Lối luồn dây điện
- Lò xo chính
- Vít nối điện
- Trục chính
- Tiếp điểm
- Vòng lẫy trên
- Thanh lẫy tiếp điểm
- Vòng lẫy dưới
- Lỗ bắt chặt relay
- Vít tiếp địa
- Lỗ thông
- Hộp xếp phía HT
- Ống mao cảm nhiệt HT
- Bầu cảm nhiệt HT
Nguyên tắc làm việc
- Khống chế độ chênh lệch nhiệt độ:
- Relay hiệu nhiệt độ được sử dụng để kiểm soát chênh lệch nhiệt độ giữa môi chất lạnh trước khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi.
- Điều này đảm bảo rằng môi chất lạnh không chỉ được làm lạnh một cách hiệu quả mà còn duy trì độ quá nhiệt hợp lý trước khi máy nén hút khí trở lại.
- Điều chỉnh độ quá nhiệt:
- Relay giúp điều chỉnh độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh.
- Điều này cũng giúp tránh tình trạng khí nén quá mức, gây hư hỏng cho máy nén, đặc biệt là máy nén piston.
- Tối ưu hóa công suất tiêu thụ:
- Việc kiểm soát chính xác nhiệt độ và áp suất của môi chất lạnh giúp điều chỉnh công suất tiêu tốn của máy nén.
- Khi máy nén hoạt động trong khoảng điều kiện tối ưu, năng suất lạnh của hệ thống sẽ được nâng cao, đồng thời tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.
- Đảm bảo an toàn hệ thống:
- Bằng cách điều chỉnh trạng thái hút về của hơi môi chất, relay giúp hệ thống lạnh làm việc an toàn hơn.
- Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống sử dụng máy nén lạnh piston, giúp ngăn ngừa các vấn đề như va đập thủy lực.
- Ứng dụng trong các quy trình công nghệ:
- Relay hiệu nhiệt độ RT 270 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm hệ thống thông gió, hệ thống lạnh, điều hòa không khí, và hệ thống sưởi ấm không khí.
- Trong các ứng dụng này, việc duy trì hiệu nhiệt độ giữa hai môi trường vào và ra trong khoảng từ 0-15°C là rất cần thiết cho quá trình vận hành ổn định và hiệu quả.
Relay nhiệt độ kép kiểu hộp xếp

Relay nhiệt độ kép kiểu hộp xếp KP98 của Danfoss có cấu tạo tương tự như relay áp lực kép. Thiết bị này rất quan trọng trong việc bảo vệ máy nén, vì nhiệt độ dầu bôi trơn quá cao có thể gây cháy, trong khi nhiệt độ quá thấp làm tăng độ nhớt, có thể dẫn đến đông đặc.
Hai bầu cảm biến: Một bầu cảm biến nhiệt độ dầu (OT) và một bầu cảm biến nhiệt độ đầu đẩy máy nén (HT).
Hoạt động: Khi nhiệt độ đầu máy nén quá cao, bầu cảm biến HT sẽ dãn nở, làm tăng áp suất và ngắt máy nén.
- Nếu nhiệt độ dầu quá cao, bầu cảm biến OT sẽ ngắt máy nén và đưa gas lạnh vào để làm mát dầu.
- Nếu dầu bôi trơn quá lạnh khi máy dừng, bầu cảm biến OT sẽ cấp nguồn cho điện trở sưởi ấm dầu trước khi máy nén khởi động lại.
Relay này giúp duy trì an toàn cho hệ thống bằng cách tự động điều chỉnh hoạt động của máy nén dựa trên nhiệt độ.
Relay nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt
Relay nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt hai phần tử

- Ống đồng
- Lò xo
- Đầu tự do
- Tiếp điểm
- Nút luồn dây
- Đế cố định
Ống hợp kim đồng (1) là phần tử cảm biến của relay. Bên trong ống có gắn hai lò xo bằng hợp kim. Phần trái của ống và lò xo được lắp vào một đế cố định (6). Đầu tự do của ống được giữ bởi vòng treo (3).
Khi ống hợp kim đồng tăng nhiệt độ, ống sẽ dãn nở dài ra. Đầu tự do (3) sẽ kéo lò xo (2) dãn ra ngắt tiếp điểm (4). Dây dẫn từ các tiếp điểm ra ngoài được luồn qua nút (5). Relay loại này có thể điều chỉnh để làm việc trong khoảng 25 – 2000C.
Relay nhiệt độ kiểu dãn nở nhiệt thanh lưỡng kim

1- tay quay; 2 – thanh lưỡng kim; 3 – kẹp; 4 – nam châm, 5 – vít vi sai;
6 – tiếp điểm tĩnh; 7 – tiếp điểm động; 8 – trục quay; 9 – đòn bẩy
Gồm một phần tử cảm biến là thanh lưỡng kim (2), thanh lưỡng kim được kẹp vào kẹp (3) của tay quay (1). Khi tay quay (1) quay quanh trục (8) theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, lực căng của thanh lưỡng kim tăng và như vậy độ chỉnh của relay thay đổi.
Các nam châm vĩnh cửu (4) tác động lên đòn bẩy (9) làm cho relay ngắt được tức thời và bảo vệ tiếp điểm không bị nung nóng. Khi quay vít (5), vi sai của relay được thay đổi. Tiếp điểm bao gồm phần di động (7) và phần cố định (6). Dịch chuyển phần tử cố định để điều chỉnh áp lực tiếp điểm.
Relay nhiệt độ điện trở
Relay nhiệt độ điện trở gồm một bộ biến đổi nhiệt độ, bộ khuếch đại và thiết bị ra. Mạch so sánh thường sử dụng mạch cầu. Biến trở R1 để điều chỉnh nhiệt độ. Điện trở R0 là cảm biến có trị số điện trở thay đổi theo nhiệt độ (thermistor). Khi nhiệt độ cảm biến bằng nhiệt độ chỉnh định, cầu cân bằng, điện áp VAB = Q relay ngắt tiếp điểm. Khi nhiệt độ của cảm biến lệch khỏi giá trị chỉnh định, cầu mất cân bằng thì VAB ≠ 0 , qua bộ khuếch đại điều khiển relay tác động đóng tiếp điểm.

Re lay nhiệt độ điện tử
Cấu tạo
- RCH – là cặp nhiệt điện.
- R1, R2 – là điện trở dây quấn.
- R3 – biến trở làm thay đổi tín hiệu khuếch đại để tác động lên relay điện tử.

Nguyên lý làm việc
Khi nhiệt độ buồng cần kiểm soát thay đổi, cặp nhiệt điện RCH sẽ cảm biến nhiệt độ và chuyển đổi tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện áp. Tín hiệu này được đưa tới bộ so sánh, nơi nó sẽ so sánh với giá trị cài đặt trước. Nếu thỏa mãn, tín hiệu sẽ được gửi đến bộ khuếch đại để khuếch đại, làm cho tín hiệu có cường độ lớn hơn, đủ để thay đổi trạng thái điều khiển bằng cách tác động lên relay điện tử, thực hiện việc đóng ngắt tiếp điểm.
*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng