Rơle là một công tắc hoạt động bằng điện được sử dụng để điều khiển điện áp cao hoặc dòng điện cao bằng cách sử dụng một tín hiệu nhỏ. Nó cung cấp khả năng cách ly điện giữa mạch điều khiển và tải, cải thiện độ an toàn và độ tin cậy. Rơle được sử dụng trong hệ thống điện, máy móc, phương tiện và tự động hóa. Bài viết này giải thích chi tiết cách hoạt động của rơle, các bộ phận, loại, xếp hạng, ứng dụng, lỗi và mẹo thiết kế của chúng.
Tổng quan về rơ le
Rơle là một công tắc hoạt động bằng điện được thiết kế để cho phép dòng điện nhỏ, công suất thấp điều khiển dòng điện lớn hơn nhiều, làm cho nó trở thành một thành phần cơ bản trong các mạch điện và điện tử hiện đại. Khả năng này được yêu cầu trong các ứng dụng mà việc điều khiển trực tiếp các thiết bị điện áp cao hoặc dòng điện cao có thể gây ra rủi ro an toàn hoặc giảm hiệu quả. Bằng cách cách ly phía điều khiển khỏi phía nguồn, rơle bảo vệ các mạch công suất thấp nhạy cảm khỏi voltage tăng đột biến, tăng vọt và các ứng suất điện có khả năng gây hại khác. Ngoài an toàn, rơle cho phép tự động hóa, cho phép bộ điều khiển, bộ vi điều khiển và cảm biến vận hành đáng tin cậy các tải nặng như động cơ, hệ thống chiếu sáng, thiết bị HVAC và máy móc công nghiệp.
Chức năng của Relay
Rơle là một loại công tắc sử dụng điện để điều khiển các mạch điện khác. Bên trong rơ le, có một cuộn dây. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó tạo ra từ trường. Từ trường này kéo một mảnh kim loại nhỏ gọi là phần ứng, nó di chuyển và thay đổi vị trí của các tiếp điểm. Các tiếp điểm được đóng để cho phép dòng điện đi qua hoặc mở để ngăn dòng chảy.
Quá trình hoạt động theo các bước:
• Cuộn dây nhận điện - từ trường dạng.
• Di chuyển phần ứng - bật hoặc tắt danh bạ.
• Cuộn dây tắt - một lò xo di chuyển phần ứng trở lại vị trí ban đầu.
Các thành phần của rơle
Rơ le là một công tắc điện sử dụng nam châm điện để hoạt động. Bộ phận cảm ứng chính là Coil & Core, tạo ra lực từ khi dòng điện tạo ra từ trường. Lắp ráp này thường được bảo vệ bởi Nhà ở.
Cơ chế chuyển mạch cơ học bao gồm Phần ứng, chuyển động để phản ứng với lực từ và cung cấp độ lệch cơ học cho hoạt động. Lò xo hoạt động để khôi phục phần ứng về vị trí ban đầu khi từ trường bị loại bỏ; Lò xo này thường được làm bằng hợp kim bạc để dẫn điện.
Hành động chuyển mạch điện xảy ra tại các tiếp điểm: Tiếp điểm chuyển động được di chuyển vật lý bởi phần ứng để kết nối hoặc ngắt kết nối mạch, trong khi Tiếp điểm cố định (NO / NC) đại diện cho trạng thái thường mở (NO) hoặc thường đóng (NC) của rơle, xác định kết nối mặc định của mạch.
Thông số kỹ thuật cuộn dây rơ le
| Tham số | Ý nghĩa của nó | Ví dụ (Rơ le 5 V) |
|---|---|---|
| Kháng cuộn dây | Điện trở của cuộn dây, được tính bằng điện áp chia cho dòng điện. | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| Công suất cuộn dây | Lượng điện năng mà cuộn dây sử dụng, được tính bằng điện áp nhân với dòng điện. | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| Điện áp kéo vào | Voltage tại đó rơle bắt đầu bật. Thông thường khoảng 75–80% điện áp định mức. | 3.8–4 V |
| Điện áp bỏ ra | Điện áp dưới đó rơle tắt. Thông thường khoảng 10–30% điện áp định mức. | 1–1.5 V |
Chuyển đổi tiếp điểm rơ le
Chuyển đổi AC
Khi chuyển đổi tải AC, dòng điện tự nhiên đi qua số không trong mỗi chu kỳ của dòng điện xoay chiều. Điều này giúp ngăn chặn hồ quang điện có thể hình thành khi các tiếp điểm mở, giúp chuyển đổi AC dễ dàng hơn và ít gây hại cho các tiếp điểm rơle.
Chuyển đổi DC
DC không đổi và không đi qua không. Điều này làm cho một vòng cung có nhiều khả năng hình thành khi các tiếp điểm mở. Những hồ quang này có thể làm hỏng hoặc hàn các tiếp điểm, vì vậy cần đặc biệt cẩn thận khi sử dụng rơle có tải DC.
Phương pháp ngăn ngừa phóng điện hồ quang
• Điốt flyback: Thường được sử dụng cho tải DC để chuyển hướng dòng điện một cách an toàn.
• RC snubbers: Được sử dụng cho cả AC và DC để hạn chế voltage tăng đột biến.
• Biến trở oxit kim loại (MOV): Ngăn chặn quá độ điện áp cao và bảo vệ các tiếp điểm.
Các loại rơle phổ biến và ứng dụng của chúng
| Loại rơ le | Ưu điểm | Các ứng dụng tiêu biểu |
|---|---|---|
| Rơ le cơ điện (EMR) | Tiết kiệm chi phí, cung cấp khả năng cách ly điện rõ ràng giữa mạch điều khiển và tải | Được sử dụng trong điều khiển công nghiệp, thiết bị gia dụng và hệ thống ô tô |
| Rơ le sậy | Tốc độ chuyển mạch nhanh, kích thước nhỏ gọn, được niêm phong để bảo vệ và phù hợp với tín hiệu dòng điện thấp | Thường được sử dụng trong các thiết bị truyền thông, dụng cụ kiểm tra và hệ thống định tuyến tín hiệu |
| Rơle trạng thái rắn (SSR) | Không có bộ phận chuyển động, hoạt động im lặng, tốc độ chuyển mạch cao và tuổi thọ cao | Tốt nhất cho tự động hóa, hệ thống sưởi ấm và các ứng dụng cần chuyển đổi thường xuyên |
| Rơ le chốt | Duy trì vị trí của nó ngay cả sau khi ngắt điện, tiết kiệm năng lượng | Được sử dụng trong mạch bộ nhớ, hệ thống chạy bằng pin và thiết bị điều khiển từ xa |
Cái nào tốt hơn?
Mỗi loại rơle phù hợp nhất với các tình huống cụ thể, tùy thuộc vào yêu cầu của mạch. Rơle cơ điện đơn giản và giá cả phải chăng, làm cho chúng hữu ích cho nhiều hệ thống điều khiển cơ bản. Rơle sậy tốt hơn khi yêu cầu phản hồi nhanh và hoạt động dòng điện thấp vì chúng chuyển đổi nhanh chóng và được niêm phong để bảo vệ.
Rơle trạng thái rắn được biết đến với hiệu suất yên tĩnh và hiệu quả vì chúng không có bộ phận chuyển động, khiến chúng phù hợp với các mạch cần chuyển mạch thường xuyên. Rơ le chốt giúp tiết kiệm năng lượng vì chúng có thể ở một vị trí mà không cần sử dụng nguồn điện liên tục.
Lỗi rơle và giải pháp của chúng
| Lỗi thường gặp | Nguyên nhân | Biện pháp khắc phục / phòng ngừa |
|---|---|---|
| Liên hệ rỗ hoặc hàn | Xảy ra khi dòng điện quá mức hoặc hồ quang làm hỏng các tiếp điểm rơle | Sử dụng các tiếp điểm được đánh giá cho tải chính xác và bao gồm các thiết bị triệt tiêu hồ quang như mạch snubber |
| Kiệt sức cuộn dây | Xảy ra khi cuộn dây tiếp xúc với điện áp cao hơn hoặc quá dòng liên tục | Hoạt động trong điện áp cuộn dây định mức và sử dụng các thành phần bảo vệ để hạn chế sự gia tăng |
| Liên hệ Bounce or Chatter | Kết quả do rung, lắp kém hoặc lực từ cuộn dây yếu | Đảm bảo lắp rơle chắc chắn, điện áp truyền động cuộn dây thích hợp và thiết kế rơle chất lượng |
| Oxy hóa hoặc ăn mòn | Gây ra bởi độ ẩm, bụi hoặc tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt | Sử dụng rơle kín hoặc rơle có tiếp điểm mạ vàng cho tín hiệu dòng điện thấp |
Các ứng dụng khác nhau của rơle
• Đèn pha và đèn sương mù
• Điều khiển động cơ khởi động
• Bộ khởi động động cơ
• Điều khiển băng tải
• Điều khiển ánh sáng thông minh
• Chuyển đổi thiết bị
• Bảo vệ quá dòng
• Bảo vệ sự cố nối đất
• Chuyển đổi dòng
• Định tuyến tín hiệu
• Mạch bảo vệ loa
• Tủ lạnh (rơ le máy nén)
• Máy giặt
Kết luận
Rơle là cơ bản để điều khiển mạch điện an toàn và đáng tin cậy. Khả năng cách ly tín hiệu, xử lý các tải khác nhau và hỗ trợ tự động hóa khiến chúng trở nên hữu ích trong nhiều hệ thống. Với sự lựa chọn chính xác, hệ thống dây điện phù hợp và thực hành thiết kế tốt, rơle mang lại tuổi thọ lâu dài và hiệu suất ổn định. Hiểu hoạt động và thông số kỹ thuật của chúng là cần thiết để xây dựng các mạch an toàn và hiệu quả.
Câu hỏi thường gặp [FAQ]
Quý 1. Vật liệu tiếp xúc rơ le là gì?
Nó là kim loại được sử dụng trên các tiếp điểm rơle, chẳng hạn như bạc, vàng hoặc vonfram. Nó ảnh hưởng đến độ dẫn điện, khả năng chống phóng điện hồ quang và tuổi thọ tiếp xúc.
Quý 2. Độ trễ rơle là gì?
Đó là sự khác biệt giữa điện áp bật rơle (kéo vào) và điện áp tắt rơle (drop-out). Nó ngăn chặn sự tán gẫu.
Quý 3. Một rơle có thể chuyển đổi cả tải AC và DC không?
Có, nhưng xếp hạng AC và DC là khác nhau. Tải DC khó chuyển đổi hơn và cần giới hạn điện áp và dòng điện thấp hơn.
Quý 4. Tại sao sử dụng ổ cắm rơ le?
Nó cho phép thay thế rơle dễ dàng, bảo vệ chân rơle khỏi bị hư hỏng và cải thiện độ an toàn của hệ thống dây điện.
Câu 5. SPDT hoặc DPDT có nghĩa là gì trong rơle?
Chúng mô tả cấu hình liên hệ. SPDT điều khiển một mạch với hai đầu ra. DPDT điều khiển hai mạch riêng biệt cùng một lúc.
Câu 6. Sự khác biệt giữa liên hệ NO và NC là gì?
Tiếp điểm NO (Thường mở) đóng khi rơle được cấp nguồn. Tiếp điểm NC (Thường đóng) mở khi rơle được cấp nguồn.