Rơ le điện từ là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Lê Hồng Phong

Rơle điện từ có khả năng đáp ứng nhanh và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện thương mại và công nghiệp. Các thông tin tóm tắt về cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của đường dây rơle này bạn có thể tham khảo trong bài viết dưới đây của KTH ELECTRIC.

Rơle điện từ là gì?

Rơle điện từ là một bộ ngắt mạch tự động sử dụng cơ chế điện từ. Khi nguồn điện vào rơle đạt đến một giá trị nhất định, thiết bị sẽ phát ra tín hiệu và ngắt mạch. Rơle điện từ có chức năng điều khiển, đảm bảo dòng điện ổn định qua mạch và giữ cho mạch điện được an toàn. Mặt khác, rơle có thể cách ly các lỗi trên mạch điện và cách ly chúng khỏi thiết bị tải.

Rơle điện từ xuất hiện trong các mạch điện trong gia đình, cơ quan, văn phòng, nhà máy sản xuất, tòa nhà thương mại… Các hệ thống điện này có đặc điểm chung là tiêu thụ điện năng vừa phải và có xu hướng tự động hóa cao.

Cấu tạo chi tiết của rơle điện từ

Cấu tạo của rơle điện từ bao gồm các bộ phận chính: vỏ bảo vệ, các tiếp điểm, cuộn dây, mạch từ, các cực tiếp điểm và các bộ phận.

• Mạch từ bao gồm một bộ phận tĩnh được làm bằng thép tấm hình chữ U và một bộ phận chuyển động được thiết kế để kết nối cơ học và với các tiếp điểm chuyển động.
• Cuộn dây là một nam châm điện, tạo ra từ trường khi có dòng điện chạy qua nó và có thể ảnh hưởng đến tiếp điểm.
• Lớp vỏ bảo vệ và các cực bên ngoài có chức năng bảo vệ các linh kiện bên trong, kết nối với dây dẫn hoặc các thiết bị điện khác.

Rơle điện từ được thiết kế có bố trí 5 chân, 8 chân hoặc 14 chân tùy theo yêu cầu của mạch điện. Trong đó phổ biến nhất là rơle 14 chân.

Nguyên lý hoạt động của rơle điện từ

Nguyên lý hoạt động của rơle điện từ dựa trên hoạt động của cuộn dây (nam châm điện) bên trong. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, một từ trường được tạo ra và gây ra lực hút đối với tiếp điểm chuyển động. Lực hút này tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện đầu vào và tỉ lệ nghịch với khe hở giữa các mạch từ.

Trong trường hợp bình thường, lực hút của cuộn dây lớn hơn lực kéo của lò xo, tác dụng lên tiếp điểm chuyển động để kéo về phía tiếp điểm tĩnh, lấp đầy khe hở của mạch từ. Khi tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh tiếp xúc nhau thì dòng điện sẽ chạy qua. Ngược lại, khi dòng điện trong mạch vượt quá ngưỡng cường độ của rơle điện từ thì từ trường sẽ biến mất. Lực lò xo sẽ ​​lớn hơn, đẩy tiếp điểm chuyển động ra xa tiếp điểm tĩnh, làm tăng khe hở mạch từ và làm đứt mạch điện.

Xem thêm: Nguyên lý hoạt động của rơle trung gian

Phân loại rơle điện từ

Rơle điện từ được phân thành nhiều loại dựa trên đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

• Rơle có phần ứng hấp dẫn: Rơle loại phần ứng hấp dẫn có cấu trúc đơn giản nhất trong số tất cả các loại rơle điện từ, với hai loại phần ứng loại bản lề và loại piston. Loại rơle này được sử dụng trong các thiết bị bảo vệ quá dòng, quá áp hoặc làm rơle phụ.
• Rơle cảm ứng: Rơle loại đĩa cảm ứng hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng làm rơle bảo vệ trong hệ thống nguồn điện xoay chiều, không hoạt động ở nguồn điện một chiều liên tục. Rơle loại cốc cảm ứng sử dụng cốc nhôm hình chữ C làm đĩa quay, giúp giảm quán tính của đĩa và giúp cầu dao hoạt động nhanh hơn. Loại rơle điện từ này dùng để so sánh hướng hoặc pha nhờ có độ nhạy cao và độ rung ổn định.
• Rơle có chùm cân bằng: Đây là loại rơle có phần ứng hấp dẫn với bản lề đặt giữa phần ứng và hai nam châm điện độc lập ở hai đầu. Đầu bên trái của rơle cung cấp mômen giữ và đầu bên phải của rơle cung cấp mômen vận hành.
• Rơle cuộn dây động: Rơle cuộn dây động rất nhạy, dùng để bảo vệ khoảng cách trong hệ thống điện một chiều. Trong hệ thống điện xoay chiều, loại rơle điện từ này cần được trang bị mạch chỉnh lưu.
• Rơle sắt chuyển động phân cực: Rơle sắt chuyển động phân cực này có một cuộn dây phân cực, chỉ hoạt động với một cực điện áp nhất định. Loại rơle điện từ này được áp dụng cho các hệ thống nguồn DC có độ nhạy cao.

Ứng dụng của rơle điện từ

Rơle điện từ được sử dụng trong nhiều hệ thống điện định hướng tự động hóa:

• Phân phối mạch điện thông qua tín hiệu điều khiển.
• Giám sát, đo lường các hệ thống an toàn công nghiệp, kịp thời ngắt mạch điện khi có sự cố mạch điện, rò rỉ điện, cháy nổ.
• Bảo vệ an toàn các thiết bị điện, tránh hư hỏng và đảm bảo hiệu quả khi vận hành hệ thống.
• Cách ly mạch điện xoay chiều khỏi mạch điện một chiều; Cách ly mạch điều khiển với mạch tải.
• Mạch điều khiển logic đơn giản, khóa liên động an toàn.

Bài viết trên đã cung cấp cho các bạn thông tin về cấu tạo, nguyên lý làm việc, phân loại và ứng dụng của rơle điện từ. Xem thêm thông tin về các loại rơle khác tại: Các loại rơle bảo vệ được phân loại theo chức năng và cấu tạo.