Rơ le là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Trong các hệ thống điện và điều khiển tự động, rơ le (relay) là một trong những linh kiện quan trọng và phổ biến nhất. Dù có kích thước nhỏ bé, nhưng rơ le lại đóng vai trò như “trái tim” của mạch điều khiển, giúp tự động đóng ngắt dòng điện theo tín hiệu đầu vào. Bạn có thể bắt gặp rơ le ở khắp nơi từ bóng đèn, tủ lạnh, máy bơm nước cho đến hệ thống điện công nghiệp phức tạp. Vậy rơ le là gì, nó hoạt động như thế nào và có những ứng dụng thực tế ra sao? Hãy cùng Tời neo Bảo Tuấn tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Rơ le là gì?

Rơ le là một loại công tắc được hoạt động bằng điện. Dòng điện chạy qua cuộn dây của rơ le tạo ra từ trường hút lõi sắt mềm, làm thay đổi công tắc đóng cắt. Dòng điện chạy qua cuộn dây có thể bật hoặc tắt, do đó rơ le có hai vị trí đóng cắt. Rơ le thường được sử dụng trong các bảng mạch điều khiển tự động, chuyên dùng để đóng ngắt dòng điện lớn mà hệ thống mạch điều khiển thường không thể can thiệp trực tiếp, vì vậy người ta sẽ sử dụng rơ le để đóng cắt dòng điện lớn. Rơ le có nhiều hình dạng, kích thước và chân cắm khác nhau.

Cấu tạo của rơ le

Cấu trúc chung của rơle thường bao gồm 3 bộ phận chính: nam châm điện, bộ chấp hành, các cổng vào và ra. Khi dòng điện chạy trong cuộn dây nam châm điện, năng lượng cơ học sẽ làm thay đổi mạch ra từ trạng thái thường đóng sang thường mở. Các thanh chuyển mạch sẽ được lắp chốt lò xo để quá trình chuyển mạch diễn ra một cách quyết đoán.

Cấu trúc chính của rơ le:

• Cơ cấu thu: tiếp nhận tín hiệu đầu vào và chuyển đổi chúng thành các đại lượng cần thiết để rơle hoạt động.
• Cơ cấu trung gian: so sánh các đại lượng đã chuyển đổi với tín hiệu mẫu và sau đó truyền tín hiệu đến bộ chấp hành.
• Cơ cấu chấp hành: gửi tín hiệu đến mạch điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của rơ le

Rơ le hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ hoặc nguyên lý điện tử, tùy thuộc vào loại rơ le. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây của thiết bị, nó tạo ra một từ trường. Từ trường này hút phần ứng, làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm rơ le.

Khi rơ le được kích hoạt, nếu là Điện áp, các tiếp điểm sẽ đóng lại, cho phép dòng điện chạy qua mạch. Ngược lại, nếu là rơ le thường đóng (NC), các tiếp điểm sẽ mở ra, ngắt mạch và ngăn dòng điện chạy qua.

Khi dòng điện trong cuộn dây dừng lại, từ trường sẽ biến mất, mạch kín sẽ trở về trạng thái ban đầu và các tiếp điểm sẽ trở về trạng thái trước đó. Điều này cho phép rơ le thực hiện nhiều chức năng điều khiển tự động, bảo vệ thiết bị khỏi các tình huống như quá tải hoặc ngắn mạch, và thực hiện các quy trình tự động khác.

Các loại rơ le bảo vệ phổ biến hiện nay

Rơ le bảo vệ máy biến áp

Rơ le bảo vệ máy biến áp sẽ gồm:

• Rơ le kích hoạt bằng dòng điện: rơ le bảo vệ quá dòng sơ cấp, rơ le bảo vệ quá dòng thứ cấp, rơ le bảo vệ chênh lệch dòng trục, rơ le bảo vệ quá dòng dây trung tính, rơ le bảo vệ chạm đất cuộn dây.
• Rơ le không kích hoạt bằng dòng điện: rơ le hơi nước, rơ le nhiệt độ dầu, rơ le mức dầu thân máy, rơ le nhiệt độ cuộn dây, rơ le áp suất thân máy, bộ đổi nấc dưới tải.

Rơ le bảo vệ thanh cái

• Rơ le chênh lệch dòng trục dòng điện.
• Rơ le thấp áp.
• Rơ le quá áp.
• Rơ le bảo vệ chạm đất.

Rơ le bảo vệ đường dây

• Rơ le quá dòng tức thời và cố định.
• Rơ le lệch pha tần số cao.
• Rơ le quá dòng định hướng.
• Rơ le bảo vệ khoảng cách.

Cách lựa chọn rơ le phù hợp

Khi chọn mua rơ le, bạn nên lưu ý các yếu tố sau:

• Điện áp cuộn dây (coil voltage): Phải phù hợp với nguồn điều khiển, thường là 5V, 12V, 24V DC hoặc 220V AC.
• Dòng điện định mức của tiếp điểm: Phải lớn hơn dòng điện tải thực tế để tránh cháy tiếp điểm.
• Số lượng tiếp điểm: Lựa chọn theo yêu cầu đóng ngắt mạch (1NO1NC, 2NO2NC,…).
• Loại tải sử dụng: Nếu tải cảm (như motor, cuộn dây), nên chọn rơ le có mạch chống hồ quang.
• Môi trường làm việc: Với môi trường bụi, ẩm hoặc rung động, nên chọn rơ le kín hoặc rơ le bán dẫn để tăng độ bền.

Ứng dụng của rơ le trong công nghiệp

• Thường được sử dụng để bảo vệ mạch điện khỏi các tình huống như quá tải, ngắn mạch và sự cố điện. Khi phát hiện sự cố, rơle sẽ tự động ngắt mạch để bảo vệ thiết bị và hệ thống.
• Trong các hệ thống tự động hóa, rơle hoạt động như các công tắc điều khiển, cho phép tự động bật/tắt các thiết bị như máy bơm, quạt hoặc đèn dựa trên tín hiệu đầu vào.
• Có thể được sử dụng để điều khiển một số thiết bị điện như động cơ điện, máy điều hòa không khí hoặc các thiết bị gia dụng khác. Nó giúp đóng/mở các mạch điện khi cần thiết.
• Được sử dụng trong hệ thống tín hiệu giao thông để điều khiển đèn tín hiệu và đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.
• Trong các ứng dụng chiếu sáng, nó có thể được sử dụng để điều khiển đèn tự động bật/tắt theo thời gian hoặc điều kiện ánh sáng.
• Trong công nghiệp, rơle được sử dụng để điều khiển máy móc và thiết bị trong dây chuyền sản xuất, giúp tăng hiệu suất và an toàn.

Kết luận

Rơ le là một thiết bị tuy nhỏ nhưng có ý nghĩa vô cùng to lớn trong hệ thống điện. Nhờ nguyên lý hoạt động đơn giản mà hiệu quả, rơ le giúp tự động hóa quá trình đóng ngắt mạch, tăng tính an toàn và tiết kiệm năng lượng. Hiểu rõ rơ le là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng sẽ giúp bạn dễ dàng lựa chọn, lắp đặt và sử dụng thiết bị này hiệu quả hơn — dù là trong các ứng dụng dân dụng nhỏ hay hệ thống công nghiệp lớn.