Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện

Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện là một chủ đề được rất nhiều người quan tâm, nhất là những người làm việc trong kỹ thuật điện và liên quan về điện. Việc hiểu rõ nguyên lý rơ le dòng điện là rất quan trọng. Vậy Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện là gì? Hãy cùng Vật Tư Gia Hưng tìm hiểu chi tiết qua bài viết này nhé.

Rơ le dòng điện là gì?

Rơ le dòng điện là một thiết bị bảo vệ điện tự động, được thiết kế để phát hiện và phản ứng với những thay đổi bất thường về dòng điện trong một mạch điện. Nó đóng vai trò là một “người bảo vệ” cho các thiết bị điện, máy móc, và đường dây, giúp ngăn ngừa hư hỏng, cháy nổ, và đảm bảo an toàn cho con người. Rơ le dòng điện hoạt động dựa trên nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện, nhận biết sự thay đổi dòng điện và kích hoạt một cơ chế ngắt mạch khi vượt quá mức cho phép. Điều này giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi những tác động tiêu cực của dòng điện quá tải hoặc dòng điện ngắn mạch, góp phần đảm bảo sự ổn định và an toàn cho hệ thống điện.

Vai trò của rơ le dòng điện

Rơ le dòng điện đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ các thiết bị điện khỏi sự cố quá tải. Khi dòng điện trong mạch vượt quá ngưỡng cho phép, do một số nguyên nhân như tăng tải đột ngột, hoặc sự cố về động cơ, rơ le dòng điện sẽ tự động ngắt mạch, ngăn chặn thiệt hại cho các thiết bị. Ví dụ: trong các hệ thống động cơ, rơ le dòng điện bảo vệ động cơ khỏi bị quá nhiệt và hỏng hóc khi dòng điện quá lớn.

Rơ le dòng điện giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi các sự cố ngắn mạch. Ngắn mạch là sự cố nguy hiểm trong hệ thống điện, có thể gây ra dòng điện rất lớn. Rơ le dòng điện sẽ nhanh chóng phản ứng và ngắt mạch, ngăn chặn các thiệt hại do dòng điện ngắn mạch gây ra. Ví dụ: trong các hệ thống phân phối điện, rơ le dòng điện giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi bị phá hủy do dòng điện ngắn mạch.

Rơ le dòng điện góp phần tăng cường độ tin cậy cho hệ thống điện. Bằng cách ngắt mạch kịp thời khi có sự cố, rơ le dòng điện giúp giảm thiểu những thiệt hại cho hệ thống điện, đồng thời đảm bảo sự cung cấp điện ổn định cho các thiết bị khác. Ví dụ: trong các hệ thống điện công nghiệp, rơ le dòng điện đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của hệ thống điện và ngăn chặn sự gián đoạn trong cung cấp điện.

Cấu tạo của Rơ le dòng điện

Rơ le dòng điện, dù có nhiều loại khác nhau trên thị trường hiện nay, nhưng nhìn chung đều có cấu tạo cơ bản gồm các thành phần sau:

• Cuộn dây: Đây là bộ phận chính của rơ le dòng điện, được thiết kế để cảm biến dòng điện trong mạch. Dòng điện cần được bảo vệ sẽ đi qua cuộn dây này. Khi dòng điện tăng lên quá mức cho phép, từ trường sinh ra bởi cuộn dây cũng tăng lên.
• Lõi sắt từ: Lõi sắt từ được đặt trong cuộn dây, có tác dụng tập trung từ trường và tăng cường lực từ tác động lên các bộ phận khác. Lõi sắt từ được làm từ vật liệu từ mềm, giúp tăng cường từ trường và tạo ra lực hút mạnh.
• Cơ cấu vận hành: Cơ cấu vận hành này bao gồm các bộ phận như thanh lẫy, lò xo, và tiếp điểm. Khi dòng điện tăng lên và từ trường sinh ra đủ mạnh, nó sẽ tác động đến cơ cấu vận hành, làm cho các tiếp điểm đóng hoặc mở. Thanh lẫy được kết nối với lõi sắt từ, khi lõi sắt từ bị hút sẽ kéo thanh lẫy chuyển động.
• Tiếp điểm: Tiếp điểm là bộ phận thực hiện chức năng đóng ngắt mạch điện. Khi dòng điện đạt ngưỡng định mức, cơ cấu vận hành sẽ tác động lên tiếp điểm, làm cho chúng đóng hoặc mở, ngắt hoặc kết nối mạch điện. Tiếp điểm được làm từ chất liệu dẫn điện tốt, có khả năng chịu được dòng điện và điện áp cao.
• Mạch điều khiển (Đối với rơ le điện tử): Đối với các loại rơ le dòng điện điện tử, mạch điều khiển là bộ phận quan trọng, xử lý tín hiệu từ cuộn dây và truyền tín hiệu đến bộ phận ngắt mạch. Mạch điều khiển có thể được tích hợp sẵn trong rơ le hoặc ở bên ngoài, được kết nối với rơ le.

Hiểu rõ về các thành phần cấu tạo của rơ le dòng điện sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của nó, từ đó biết cách lựa chọn và vận hành rơ le một cách an toàn và hiệu quả nhất.

Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện

Như đã chia sẻ ở trên, Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện dựa trên việc phát hiện và phản ứng với sự thay đổi dòng điện trong mạch điện. Dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường. Khi dòng điện tăng lên, từ trường cũng tăng lên, tác động lên lõi sắt từ, làm nó bị hút và kéo theo cơ cấu vận hành. Cơ cấu vận hành này sẽ kích hoạt các tiếp điểm đóng/mở mạch điện.

Các bước hoạt động của rơ le dòng điện:

1. Dòng điện trong mạch cần bảo vệ sẽ đi qua cuộn dây rơ le.
2. Dòng điện chạy qua cuộn dây sinh ra từ trường, từ trường này có cường độ tỷ lệ với cường độ dòng điện.
3. Khi dòng điện tăng lên quá mức cho phép, từ trường cũng tăng lên, gây ra lực hút lên lõi sắt từ.
4. Lõi sắt từ di chuyển và kéo theo thanh lẫy.
5. Thanh lẫy kết nối với tiếp điểm, và khi di chuyển, nó sẽ làm cho các tiếp điểm đóng hoặc mở mạch điện.
6. Khi tiếp điểm đóng/mở, mạch điện bị ngắt, từ đó bảo vệ các thiết bị điện khỏi tác động của dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch.

Ví dụ: Giả sử một động cơ điện đang hoạt động bình thường, dòng điện trong mạch nằm trong giới hạn an toàn. Khi động cơ bị quá tải, dòng điện tăng lên vượt quá ngưỡng cho phép. Dòng điện tăng lên này sẽ làm tăng từ trường của cuộn dây, tác động lên lõi sắt từ, kéo thanh lẫy và làm cho các tiếp điểm đóng hoặc mở. Tiếp điểm đóng/mở sẽ ngắt mạch điện, ngắt nguồn điện cấp cho động cơ, bảo vệ động cơ khỏi bị hỏng do quá tải.

Nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện là sự kết hợp hoàn hảo giữa các nguyên lý điện từ và cơ khí. Hiểu rõ các bước hoạt động này sẽ giúp chúng ta hiểu được cách thức hoạt động, cũng như cách lựa chọn và sử dụng rơ le một cách hiệu quả và an toàn.

Các loại rơ le dòng điện phổ biến

Thị trường hiện nay có 3 loại rơ le dòng điện phổ biến mà bạn có thể biết và có thể sử dụng như:

Rơ le dòng điện nhiệt

Rơ le dòng điện nhiệt hoạt động dựa trên sự giãn nở của kim loại khi bị đốt nóng bởi dòng điện. Cuộn dây của rơ le được thiết kế để khi dòng điện chạy qua, nó sẽ tạo ra nhiệt lượng, làm nóng một tấm bimetal được gắn trên cuộn dây. Khi dòng điện tăng lên quá mức cho phép, nhiệt lượng sinh ra cũng tăng lên, khiến tấm bimetal giãn nở và cong lại. Sự cong vênh của tấm bimetal sẽ tác động lên cơ cấu vận hành, từ đó đóng/mở tiếp điểm và ngắt mạch điện.

Ưu điểm:

• Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng và bảo trì.
• Phản ứng với sự thay đổi dòng điện một cách liên tục, không chỉ phản ứng khi dòng điện vượt quá một ngưỡng nhất định.

Nhược điểm:

• Thời gian phản ứng chậm hơn so với các loại rơ le dòng điện khác.
• Độ chính xác thấp hơn so với các loại rơ le điện từ hoặc rơ le điện tử.
• Ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh, dẫn đến sai số trong hoạt động.

Rơ le dòng điện điện từ

Rơ le dòng điện điện từ hoạt động dựa trên lực từ sinh ra bởi dòng điện chạy qua cuộn dây.Khi dòng điện tăng lên quá mức cho phép, từ trường sinh ra bởi cuộn dây cũng tăng lên, từ đó tạo ra lực từ tác động lên lõi sắt từ. Lõi sắt từ bị hút và kéo theo thanh lẫy, tác động lên tiếp điểm, đóng/mở mạch điện.

Ưu điểm:

• Thời gian phản ứng nhanh hơn so với rơ le dòng điện nhiệt.
• Độ chính xác cao hơn so với rơ le dòng điện nhiệt.
• Khả năng chịu dòng điện cao.

Nhược điểm:

• Cấu tạo phức tạp hơn so với rơ le dòng điện nhiệt.
• Có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ bên ngoài.
• Phải được hiệu chỉnh cẩn thận để đảm bảo độ chính xác.

Rơ le dòng điện điện tử

Rơ le dòng điện điện tử sử dụng các linh kiện điện tử, như transistor, IC, để phát hiện và phản ứng với sự thay đổi dòng điện. Dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ được khuyếch đại bởi các linh kiện điện tử. Khi dòng điện tăng lên quá mức cho phép, tín hiệu được khuyếch đại sẽ tác động lên các linh kiện ngắt mạch, ngắt mạch điện.

Ưu điểm:

• Thời gian phản ứng rất nhanh, có thể đạt được trong vài micro giây.
• Độ chính xác cao, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
• Có thể được lập trình để thực hiện nhiều chức năng khác nhau.
• Khả năng thích ứng với điều kiện hoạt động đa dạng.

Nhược điểm:

• Cấu tạo phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao trong thiết kế và bảo trì.
• Giá thành cao hơn so với các loại rơ le dòng điện khác.
• Có thể bị ảnh hưởng bởi sự cố về linh kiện điện tử.

Ứng dụng của rơ le dòng điện trong các hệ thống điện

Rơ le dòng điện hiện nay được ứng dụng rất nhiều vào trong các hệ thống điện, ví dụ cụ thể như:

Trong hệ thống động cơ

Rơ le dòng điện được sử dụng để bảo vệ động cơ điện khỏi bị quá tải hoặc ngắn mạch. Nó giúp ngăn chặn những thiệt hại do dòng điện quá lớn hoặc quá tải, giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ.  Bên cạnh đó, rơ le dòng điện còn giúp đảm bảo hoạt động an toàn cho động cơ, tránh nguy cơ gây ra cháy nổ hoặc hỏng hóc.

Trong hệ thống phân phối điện

Rơ le dòng điện được sử dụng để bảo vệ đường dây và các thiết bị điện trong hệ thống phân phối điện. Nó giúp ngăn chặn sự cố quá tải hoặc ngắn mạch trên đường dây, đảm bảo an toàn cho các thiết bị và người sử dụng.  Rơ le dòng điện còn có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các trạm biến áp, giúp ngăn chặn các sự cố có thể dẫn đến hỏng hóc, gián đoạn cung cấp điện.

Trong các hệ thống điều khiển tự động

Rơ le dòng điện có thể được tích hợp vào các hệ thống điều khiển tự động để kiểm soát và điều chỉnh dòng điện trong mạch điện. Nó có thể được sử dụng để kích hoạt hoặc tắt các thiết bị điện, điều khiển tốc độ động cơ, hoặc bảo vệ các thiết bị khác trong hệ thống. Ví dụ, rơ le dòng điện được ứng dụng trong các hệ thống điều khiển tự động của các dây chuyền sản xuất, giúp tạo ra hoạt động ổn định và kiểm soát quá trình sản xuất hiệu quả.

Cách Lựa chọn rơ le dòng điện phù hợp

Việc lựa chọn rơ le dòng điện phù hợp là một bước quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện. Bạn cần xem xét kỹ các yếu tố dưới đây để lựa chọn được rơ le phù hợp nhất cho ứng dụng cụ thể của mình.

1. Xác định loại rơ le cần thiết

• Loại rơ le: Bạn cần xác định loại rơ le phù hợp với ứng dụng cụ thể, dựa trên nguyên lý hoạt động, khả năng bảo vệ, và giá thành. Nếu cần bảo vệ quá tải hoặc ngắn mạch cho động cơ, bạn có thể lựa chọn rơ le dòng điện nhiệt hoặc điện từ. Nếu cần bảo vệ đường dây tải điện, bạn có thể lựa chọn rơ le dòng điện điện tử.
• Đặc tính kỹ thuật: Bạn cần xác định các thông số kỹ thuật của rơ le, như dòng điện định mức, thời gian phản ứng, độ nhạy, để đảm bảo rằng rơ le đáp ứng được yêu cầu của hệ thống điện.
• Môi trường hoạt động: Bạn cần xem xét môi trường hoạt động của rơ le, như nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, để đảm bảo rằng rơ le có thể hoạt động ổn định trong điều kiện môi trường đó.

2. Các thông số cần xem xét khi lựa chọn

• Dòng điện định mức (In): Dòng điện định mức của rơ le phải phù hợp với dòng điện tối đa của thiết bị hoặc đường dây cần bảo vệ. Nếu lựa chọn rơ le có dòng điện định mức quá thấp, rơ le có thể hoạt động sai lệch.
• Thời gian phản ứng (t): Thời gian phản ứng của rơ le phải phù hợp với yêu cầu của hệ thống điện. Nếu yêu cầu bảo vệ nhanh, bạn cần lựa chọn rơ le có thời gian phản ứng ngắn.
• Độ nhạy (S): Độ nhạy của rơ le cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét. Nếu yêu cầu bảo vệ nhạy bén, bạn cần lựa chọn rơ le có độ nhạy cao.
• Điện áp định mức (Un): Điện áp định mức của rơ le phải phù hợp với điện áp của hệ thống điện.
• Số lượng pha: Rơ le cần được lựa chọn phù hợp với số lượng pha của hệ thống điện.
• Các chức năng bảo vệ: Một số rơ le có các chức năng bảo vệ khác, như bảo vệ quá áp, bảo vệ thiếu điện áp, bảo vệ quá tần số. Bạn cần xem xét kỹ các chức năng này để lựa chọn rơ le phù hợp với yêu cầu của hệ thống điện.

Rơ le dòng điện là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi quá tải và ngắn mạch. Hiểu rõ nguyên lý làm việc của rơ le dòng điện, cấu tạo, các loại, ứng dụng và cách lựa chọn rơ le phù hợp là điều cần thiết để vận hành và bảo trì hệ thống điện an toàn và hiệu quả. Qua bài viết này, Vật Tư Gia Hưng hy vọng bạn đã có cái nhìn tổng quan và toàn diện về rơ le dòng điện, giúp bạn có thể áp dụng kiến thức này vào thực tế, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và các thiết bị.

Vật Tư Gia Hưng là đơn vị hàng đầu chuyên cung cấp các sản phẩm vật tư ngành nước như máy bơm nước ngưng điều hoà, công tắc dòng chảy, công tắc áp suất, cảm biến mực nước. Nếu có nhu cầu tư vấn, báo giá vui lòng liên hệ với chúng tôi qua Hotline 033.874.9190 097.183.4103 để được hỗ trợ nhanh nhất.