Rơ le là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại rơ le

Rơ le là một thiết bị điện từ rất quan trọng trong rất nhiều các ứng dụng trong cuộc sống. Rơ le giúp bảo vệ các mạch điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch, đồng thời cũng có chức năng điều khiển các thiết bị khác nhau. Vậy rơ le là gì? Cấu tạo rơ le như thế nào? Nguyên lý làm việc của rơ le ra sao và có các loại rơ le phổ biến nào? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu chi tiết ở bài viết dưới đây.

Rơ le là gì? Rơ le hay còn gọi là rơ le điện, tên tiếng Anh là "Relays", đây là một thiết bị được sử dụng khá phổ biến trong các bo mạch điều khiển tự động. Rơ le có chức năng bảo vệ các thiết bị trong mạch điện, ngăn chặn các sự cố quá tải bất ngờ xảy ra. Đồng thời, các loại rơ le có chức năng đóng cắt mạch điện khi có dòng điện chạy qua rơ le. Tạo ra một từ trường hút lõi sắt non làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm.

- Các loại rơ le sẽ có bao gồm 2 trạng thái là ON (mở) và OFF (tắt). Ở trạng thái hoạt động ON hay OFF sẽ phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.

- Trên mỗi rơ le sẽ có 3 ký hiệu là: NO, NC và COM. Trong đó NO và NC là 2 tiếp điểm chính của rơ le. Cụ thể như sau:

+ NC (Normally closed): Ở trạng thái này có nghĩa là rơ le bình thường sẽ đóng, hay ở trạng thái OFF và chân COM sẽ nối với chân này.

+ NO (Normally open): Khi rơ le ở trạng thái ON thì chân COM sẽ được kết nối với chân này. Việc kết nối chân COM và NC có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Còn khi rơ le ở trạng thái ON thì dòng điện này sẽ ngắt. Ngược lại thì nối chân COM và NO.

+ Chân COM (Common): Đây là chân chung của rơ le, nơi sẽ kết nối đường cấp nguồn chờ, chân COM luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Việc chân COM kết nối chung với chân nào sẽ tùy thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le. 

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều các loại rơ le khác nhau với cấu tạo khác nhau. Nhưng nhìn chung, về cơ bản thì cấu tạo rơ le sẽ bao gồm các bộ phận chính là: cuộn hút, hệ thống các tiếp điểm, khung vỏ, phần dẫn truyền và lò xo. Cụ thể như sau:
- Cuộn hút (coil): Đây là phần quan trọng nhất trong cấu tạo rơ le. Khi có dòng điện đi qua cuộn dây, nó tạo ra một từ trường. Từ trường này sẽ làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm của rơ le
- Hệ thống các tiếp điểm (contact): Đây là các phần dẫn điện có nhiệm vụ kết nối hoặc ngắt mạch điện. Tiếp điểm của rơ le có 2 loại là tiếp điểm thường mở (NO) và tiếp điểm thường đóng (NC).
- Khung vpr (frame): Là phần vỏ bọc bên ngoài giúp bảo vệ các bộ phận bên trong của rơ le.
- Phần dẫn truyền (armature): Là bộ phận di động, được tác động bởi từ trường của cuộn dây, giúp đóng hoặc mở tiếp điểm.
- Lò xo (spring): Giúp đưa phần dẫn truyền trở về vị trí ban đầu khi không còn dòng điện chạy qua cuộn dây.

- Nguyên lý hoạt động của các loại rơ le là nguyên lý điều khiển dòng điện bằng cách sử dụng nam châm điện. Rơ le có 2 phần chính đó là cuộn dây và hệ thống tiếp điểm. Khi có dòng điện đi qua cuộn dây thì nó sẽ tạo ra một lực hút nam châm và kéo theo một đòn bẩy di chuyển. Đòn bẩy này sẽ làm cho các tiếp điểm nối hoặc ngắt với nhau. Các tiếp điểm này sẽ quyết định dòng điện có thể đi đến được mạch khác hay không. 

- Rơ le có thể được sử dụng để kiểm soát các mạch có dòng điện lớn hoặc nhỏ. Một mạch nhỏ được dùng để kích hoạt cuộn dây, làm cho rơ le bật hoặc tắt. Một mạch lớn có thể được dùng để chuyển dòng điện qua các tiếp điểm của rơ le khi rơ le bật hoặc tắt.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các loại rơ le khác nhau được phân loại dựa trên rất nhiều các tiêu chí khác nhau. Dưới đây là các cách phân loại rơ le phổ biến:

Theo nguyên lý làm việc có các loại rơ le chính là rơ le trung gian, rơ le điện từ. rơ le bảo vệ, rơ le nhiệt, rơ le bán dẫn. Cụ thể như sau:

Rơ le trung gian là loại rơ le được sử dụng phổ biến ở hầu hết các bảng mạch điện tử điều khiển. Rơ le trung gian được xem là cấu nối giữa khối điều khiển (như PLC, vi xử lý) và khối động cơ công suất cỡ lớn. Rơ le trung gian được cấu tạo từ nam châm và hệ thống các tiếp điểm đóng ngắt. Với thiết kế gọn nhẹ, module hóa, dễ dàng lắp đặt và thay thế, các loại rơ le trung gian được ứng dụng nhiều trong các tủ điện, tủ điều khiển và hệ thống máy móc công nghiệp.

 

==> Tìm hiểu thêm bài viết Rơ le trung gian là gì? Tìm hiểu cách đấu rơ le trung gian tại đây.

==> Tham khảo thêm hình ảnh cũng như thông số kỹ thuật của sản phẩm Rơ le trung gian IDEC RU2S-D24 24VDC 8 chân dẹt 10A hiện đang được phân phối ở Bảo An tại đây.

Rơ le điện từ có điểm khác với các loại công tắc thông thường là được kích hoạt tự động bằng điện mà không có sự tác động của con người. Bên cạnh đó, rơ le điện từ có chức năng bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện ở các điều khiển không bình thường bằng cách cô lập các sự cố đến các thiết bị không liên quan qua các thiết bị đóng cắt. Rơ le điện từ được sử dụng chủ yếu trong các bo mạch điều khiển tự động, dùng để đóng cắt những dòng điện lớn mà hệ thống điều khiển không can thiệp trực tiếp được.

Rơ le nhiệt là loại rơ le được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện trong nhà, công nghiệp, các xưởng sản xuất được hoạt động ổn đinh, rơ le nhiệt có thể tự đóng, ngắt mạch điện để ngăn chặn tình trạng quá tải dòng điện. Các loại rơ le nhiệt hoạt động dựa trên sự giãn nở của các thanh kim loại được đốt nóng.

- Rơ le bảo vệ là thiết bị điện tử hoạt động dựa trên hoạt động của cuộn dây điện từ tác động lên các bộ phận truyền động để phát hiện các điều kiện hoạt động bất thường như quá dòng, quá áp, dòng công suất ngược, tần số quá cao hoặc quá thấp. Rơ le bảo vệ có nguyên lý hoạt động là dùng lực từ để hút hoặc là cảm ứng từ. 

- Có các loại rơ le bảo vệ chính là rơ le bảo vệ chạm đất, rơ le bảo vệ pha và điện áp, rơ le bảo vệ dòng,...

Rơ le bán dẫn (Solid state relays) hay rơ le trạng thái rắn là loại rơ le sử dụng các thành phần bán dẫn như transistor hoặc optocoupler để thực hiện chuyển đổi. Rơ le bán dẫn giúp đạt được tốc độ chuyển đổi nhanh hơn và độ bền cao hơn so với rơ le điện cơ. Có các loại rơ le bán dẫn chính là rơ le bán dẫn cho thiết bị gia nhiệt, rơ le bán dẫn cho bảng mạch in, và rơ le bán dẫn I/O.

Theo kiểu thông số đầu vào, có các loại rơ le chính là: rơ le dòng điện, rơ le điện áp và rơ le điện trở. Cụ thể về các loại rơ le này như sau:

- Rơ le dòng điện: Loại rơ le này được phân loại dựa trên dòng điện định mức mà rơ le có thể xử lý. Có các loại rơ le dòng điện phổ biến như rơ le dòng điện thấp, rơ le dòng điện trung bình và rơ le dòng điện cao.

- Rơ le điện áp: Loại rơ le này được phân loại dựa trên điện áp định mức mà các loại rơ le có thể chịu được. Có các loại rơ le điện áp như: rơ le điện áp thấp, rơ le điện áp cao, rơ le điện áp trung bình.

- Rơ le điện trở: Tương tự như 2 loại rơ le trên, rơ le điện trở cũng phân loại dựa trên điện trở trong cuộn dây. Có các loại rơ le là rơ le điện trở thấp, trung bình và cao.

Theo cách mắc và cơ cấu, có các loại rơ le chính như sau:

- Rơ le sơ cấp: Loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.

- Rơ le thứ cấp: Loại này được mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng. 

Các loại rơ le có rất nhiều các ứng dụng khác nhau trong cuộc sống. Dưới đây là một số VD về ứng dụng của các loại rơ le trong thực tế:

- Ứng dụng trong hệ thống bảo vệ điện khỏi quá dòng, quá áp, ngắn mạch và các sự cố khác. Các loại rơ le có thể ngắt mạch nhanh chóng khi phát hiện ra có các điều kiện không an toàn.

- Ứng dụng trong điều khiển động cơ: Rơ le có thể kích hoạt và ngắt mạch điện cho động cơ dựa trên tín hiệu điều khiển từ hệ thống điều khiển.

- Ứng dụng trong các hệ thống chiếu sáng: Rơ le có thể kích hoạt hoặc tắt đèn dựa trên tín hiệu từ công tắc hoặc các hệ thống tự động.

- Ứng dụng trong kiểm soát và bảo vệ các thiết bị trong hệ thống điều hòa không khí như quạt, máy nén và van, có thể phát hiện quá tải hoặc điều kiện không bình thường.

- Ngoài ra, các loại rơ le còn được sử dụng trong các hệ thống an ninh để kích hoạt các cảnh báo, cửa tự động, hệ thống camera và các thiết bị an ninh khác.

 

Kết luận: Trên đây là các kiến thức hữu ích về các loại rơ le mà Bảo An đã đem đến cho các bạn. Hy vọng các kiến thức qua bài viết trên sẽ giúp ích cho công việc của các bạn.