Rơ le bảo vệ quá dòng: Cấu tạo và công dụng thực tế

Lê Hồng Phong

Rơle bảo vệ quá dòng là loại rơle thường được sử dụng cho hệ thống điện công nghiệp với khả năng bảo vệ động cơ hoặc đường dây. Cấu tạo, chức năng của loại rơle này như thế nào và có gì khác biệt so với các loại rơle thông thường khác? Hãy cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu qua bài viết sau đây.

Khái niệm về rơle bảo vệ quá dòng

Rơle bảo vệ quá dòng là loại rơle có tác dụng bảo vệ hệ thống điện trước các nguy cơ quá dòng – quá tải, đoản mạch. Nhiệm vụ của rơle này là theo dõi dòng điện, kịp thời phát hiện và tắt thiết bị khi phát hiện điện năng tiêu thụ vượt quá ngưỡng cài đặt. Trong thực tế, rơle quá dòng được sử dụng để bảo vệ máy phát điện, máy biến áp, đường dây truyền tải, động cơ điện và một số thiết bị điện công nghiệp.

Quá dòng sẽ khiến dây nóng lên, có thể nóng chảy và làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm, hoặc nghiêm trọng hơn là gây cháy. Rơle quá dòng ngăn chặn nguy cơ này bằng cách ngắt mạch ngay lập tức, giúp hạn chế hư hỏng hệ thống và đảm bảo an toàn cho con người.

Cấu tạo rơle bảo vệ quá dòng

Cấu tạo của rơle bảo vệ quá dòng gồm có 2 thành phần chính là nam châm và mạch tiếp điểm. Nam châm tạo ra một lực hút, khi tác dụng sẽ đảo ngược trạng thái của các tiếp điểm NO (thường mở) và NC (thường đóng) trong rơle. Trong khi đó, mạch tiếp điểm cho dòng điện đi qua khi bị nam châm tác động và được cách ly với cuộn dây hút.

Rơle bảo vệ quá dòng thường được sử dụng là loại 4 chân, có 2 chân đầu vào và 2 chân đầu ra. Nhìn chung, cấu tạo của loại rơle này khá đơn giản, kích thước nhỏ. Tuy nhiên, cấu trúc này hoạt động hiệu quả, dễ lắp đặt, thay thế và có thể điều khiển sự truyền dòng điện cường độ cao.

Nguyên lý làm việc của rơle bảo vệ quá dòng

Rơle bảo vệ quá dòng đóng vai trò như một đòn bẩy trung gian, dẫn dòng điện nhỏ qua trạng thái chuyển mạch để có dòng điện lớn hơn nhiều mà không gây hại cho các linh kiện phía hạ lưu. Vai trò của rơle trong mạch là như một công tắc gián tiếp, không cần nối dòng điện để điều khiển.

Khi có dòng điện chạy qua rơle quá dòng tới cuộn dây bên trong, một từ trường sẽ được tạo ra. Từ trường này có khả năng kích hoạt trạng thái đóng hoặc mở tiếp điểm điện bên trong thông qua cần gạt, từ đó làm thay đổi trạng thái dòng điện phía sau.

Nguyên lý hoạt động của rơle bảo vệ quá dòng tương tự như Nguyên lý làm việc của contactor nhưng đơn giản hơn.

Ưu điểm và nhược điểm của rơle quá dòng

Rơle quá dòng có cả ưu điểm và nhược điểm để phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

Ưu điểm lớn nhất của rơle quá dòng là khả năng bảo vệ khỏi các sự cố về điện bằng cách ngắt kết nối nhanh nguồn dòng đó. Điều này ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và nguy cơ cháy điện. Rơle bảo vệ quá dòng có cấu tạo đơn giản, chi phí lắp đặt thấp, đa năng nên là sự lựa chọn ưu tiên so với nhiều thiết bị bảo vệ điện khác.

Tuy nhiên, trên thực tế, đôi khi rơle quá dòng bị lỗi ngắt điện, tự động kích hoạt ngắt điện khi không cần thiết. Đồng thời, rơle bảo vệ này không có khả năng bảo vệ chống rò rỉ điện, sét đánh… nên cần lắp đặt cùng với các thiết bị có chức năng này.

Phân loại rơle bảo vệ quá dòng

Dựa vào nguyên lý hoạt động, rơle bảo vệ quá dòng được chia thành nhiều loại như:

Rơle quá dòng tức thời: Loại rơle này không có độ trễ về thời gian khi hoạt động. Khi dòng điện bên trong vượt quá ngưỡng cho phép, tiếp điểm rơle sẽ thay đổi trạng thái ngay lập tức. Loại rơle này hoạt động khi trở kháng giữa nguồn và rơle nhỏ, đặt ở nguồn điện ra.

Rơle quá dòng ngược thời gian: Một loại rơle hoạt động khi biên độ dòng điện hoạt động bên trong tỷ lệ nghịch với biên độ dòng điện kích hoạt, được sử dụng trong mạch phân phối.

Rơle thời gian tối thiểu xác định nghịch đảo: Loại rơle này có thời gian hoạt động gần như tỷ lệ thuận với dòng điện sai số, sử dụng lõi điện từ dễ dàng bão hòa với dòng điện có biên độ lớn và được sử dụng trong các mạch phân phối.

Rơle rất nghịch đảo: Loại rơle này được sử dụng khi biên độ dòng điện ngắn mạch giảm nhanh do khoảng cách đến nguồn lớn, trong nguồn điện và đường dây truyền tải đường dài.

Rơle cực kỳ nghịch đảo: Rơle cực kỳ nghịch đảo: Thời gian đặc trưng của dòng rơle bảo vệ quá dòng này cực kỳ lớn, dùng để cảm biến nhiệt độ trên động cơ, máy biến áp,… Loại rơle này hoạt động ngay lập tức khi cường độ dòng điện vượt quá thời gian cài đặt nên được sử dụng cho các mạng phân phối cao thế – trung thế và các nhà máy điện.

Xem thêm: So sánh điểm giống và khác nhau giữa contactor và rơle

Ứng dụng thực tế của rơle bảo vệ quá dòng

Rơle bảo vệ quá dòng được sử dụng trong nhiều hệ thống điện từ truyền tải đến tiêu dùng công nghiệp và thương mại. Một số ứng dụng của đường dây chuyển tiếp này là:

Bảo vệ quá dòng cho động cơ: Nếu động cơ bị quá tải, nó có thể tiêu thụ quá nhiều điện năng, gây quá nhiệt và có thể làm hỏng lớp cách điện của cuộn dây. Rơle có khả năng ngắt mạch quá dòng sẽ bảo vệ động cơ khỏi bị hư hỏng.

Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp: Rơle được lắp đặt với dòng điện hoạt động thấp hơn cầu dao – CB. Vì vậy, rơle sẽ luôn ngắt quá dòng trước để tránh rủi ro cho máy biến áp.

Bảo vệ quá dòng cho đường dây phân phối: Rơle quá dòng có thể bảo vệ đường dây truyền tải khỏi sự cố chạm đất, sự cố giữa các pha hoặc sự cố giữa các pha với đất.

Có thể thấy, rơle bảo vệ quá dòng mang lại khả năng đóng, ngắt mạch kịp thời khi dòng điện vượt quá một mức nhất định, kể cả trong trường hợp mức dòng điện cao. Mỗi loại rơle bảo vệ quá dòng phù hợp với các hệ thống khác nhau. Xem thêm thông tin về các dòng thiết bị điện khác trên website Điện BTB.