Bài giảng Khí cụ điện: Phần 2 - Khí cụ điện hạ áp

PHẦN II
KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP


RƠLE


Khái niệm chung
•

•

Rơle là các KCĐ tự động mà đặc tính ‘vào-ra’ có
tính chất như sau: tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp
(đột ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị nhất
định
Được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
•
•
•
•

Tự động điều khiển
Truyền động điện
Bảo vệ
Thơng tin liên lạc

Đại lượng cần cho rơle hoạt động bằng
các đại lượng tác dụng
•

Modified by Hoang Anh 5


Khái niệm chung
y



xnh

x td

x lv

x

Modified by Hoang Anh 6


Đặc tính và tham số (1)
•

Đường biểu diễn quan hệ ra(vào) --> đặc tính của rơle
Đại lượng tác động ảnh hưởng đến giá trị đầu ra thay đổi
• Giá trị tác động Xtd (Y = 0:Ymax)
y
• Giá trị nhả Xnh (Y= Ymax:0)
• Giá trị làm việc Xlv (t > ttd X = Xlv)
•



xnh

x td

x lv

x

Modified by Hoang Anh 7


Đặc tính và tham số (2)
•

Hệ số nhả Knh - hệ số trở về
•

•

Hệ số dự trữ Kdt
•

•

Quan hệ giữa Knh = Xnh/Xtd
Kdt = Xlv/Xtd

Hệ số điều khiển Kdk

•
•
•

Kđk= Pdk/Ptd
Pdk – Công suất cực đại trên mạch bị điều khiển
Ptd – Cơng suất cấp cho rơle để nó tác động

Modified by Hoang Anh 8


Đặc tính và tham số (3)
•

Thời gian tác động ttđ
•
•
•

Có tín hiệu vào đến lúc tín hiệu ra đạt cực đại
Phụ thuộc kết cấu, thông số đầu vào, Kdt
Không quán tính, tác động nhanh, chậm, có thời gian

Modified by Hoang Anh 9


Đặc tính và tham số (4)
•

Thời gian làm việc tlv

•

•

Thời gian nhả tn (thời gian ngắt)
•
•
•

•

Đầu ra đạt cực đại đến khi đầu ra về cực tiểu hoặc 0
Hết đầu vào đến khi tín hiệu ra đạt cực tiểu hoặc 0
Phụ thuộc kết cấu, thơng số đầu vào, Kdt
Hình vẽ đặc tính (trang 203)

Thời gian nghỉ tng
•

Thời gian từ lúc đầu ra về mức thấp đến khi bắt đầu có tín
hiệu vào

Modified by Hoang Anh 10


Đặc tính và tham số (5)
•

Tần số thao tác – là số chu kỳ tác động-nhả của rơle
trong một đơn vị thời gian : f=1/sum(ti)

•
•
•
•

ttd – thời gian tác động
tlv – thời gian làm việc
tnh – thời gian nhả
tng – thời gian nghỉ

Modified by Hoang Anh 11


Cấu trúc chung một rơle
•

•

Phần thu : tiếp nhận các đại lượng đầu vào và biến
đổi thành các đại lượng vật lý cần thiết cho sự hoạt
động của rơle
Phần trung gian :
•
•
•

•

Xử lý tín hiệu
Lọc nhiễu, bù nhiễu

So sánh với mẫu chuẩn

Phần chấp hành :
•

Phát tín hiệu cho các phần nối với đầu ra của rơle

Modified by Hoang Anh 12


Cấu trúc chung một rơle
Đầu vào x được hiểu là các tín hiệu điện, nhiệt, cơ,
các giá trị đặt trước,… Đầu ra y thường là ứng với sự
thay đổi trạng thái của các tiếp điểm
Khối xử lý

Đầu ra (y1, y2,..)

Đầu vào (x1, x2,..)

•

Mơ hình Rơ le


Cấu trúc chung một rơle – Minh họa
•

Phần chấp hành


•

Phần trung gian

•

Phần thu

Modified by Hoang Anh 14


Phân loại rơle (1)
•

Theo nguyên lý hoạt động :
•
•
•
•
•
•

Rơle điện từ : dòng điện --> từ trường --> tác động lên phần
ứng làm bằng vật liệu sắt từ.
Rơle từ điện : từ trường nam châm vĩnh cửu tác động dây
dẫn mang điện làm dịch chuyển cuộn dây
Rơle phân cực (cực tính): giống rơle điện từ nhưng có thêm
sự tham gia của nam châm vĩnh cửu
Rơle điện động : tác động dựa trên sự tương hỗ giữa các

dòng điện với nhau.
Rơle cảm ứng : cuộn dây đứng yên mang dòng --> từ trường
--> tác động lên phần ứng.
Rơ le nhiệt
Modified by Hoang Anh 15


Phân loại rơle (2)
•

Theo phần chấp hành
•
•

•

Theo tính chất đại lượng đầu vào :
•
•

•

Rơle có tiếp điểm
Rơle khơng có tiếp điểm (solid state relay), tác động bằng
cách thay đổi nhảy cấp các đại lượng điều khiển.
Rơle dòng điện, rơ le điện áp, hướng cơng suất, góc pha,
tổng trở, các thành phần đối xứng, tần số, thời gian
Rơ le cực đại, cực tiểu, so lệch, có hướng, vơ hướng

Theo mục đích

•
•
•

Bảo vệ
Điều khiển
Thông tin
Modified by Hoang Anh 16


Các u cầu đối với rơle nói chung
•

•

Độ bền điện, điện động, cơ, nhiệt
Bảo vệ chọn lọc
•
•

•

Tác động nhanh
•

•

Hạn chế tác hại do sự cố gây nên

Độ nhạy cao và làm việc tin cậy

•

•

Tác động đúng với phần tử bị sự cố
Khơng tác động với phần tử bình thường, khơng vượt cấp,
không tác động sai

Độ nhạy cao, hệ số dự phịng khơng cần lớn

Tính kinh tế: Phải dung hồ ở mức tốt nhất các yêu cầu
về bảo vệ và giá cả trong quá trình lựa chọn các thiết bị
riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị bảo vệ, điều
khiển và tự động trong hệ thống điện.

Modified by Hoang Anh 17


Rơle điện từ
•
•
•
•

Cấu tạo đơn giản
Tuổi thọ cao
Làm việc tin cậy
Thời gian tác động : 1÷10ms
tiếp điểm
động

tiếp điểm
tĩnh

Đầu nối điện
thường hở ( NO)
điểm chung
thường đóng (NO)

trục xoay
phần nắp
đường sức
từ
phần đệm
khe hở
khơng khí

điện áp cấp vào cuộn dây

Modified by Hoang Anh 18


Rơle trung gian
•

Rơ le trung gian là một khí cụ điện dùng để khuếch
đại gián tiếp các tín hiệu tác động trong các mạch
điều khiển hay bảo vệ...

•

Số lượng tiếp điểm lớn 4:6

•

Trung gian hoặc cách ly giữa các phần mang điện áp
khác nhau (điều khiển – chấp hành)

•

Ký hiệu tiếp điểm thường đóng – thường mở NC-NO

•

Ký hiệu cuộn dây và đầu nối
Modified by Hoang Anh 19


Rơle trung gian-Các ký hiệu

Modified by Hoang Anh 20


Hình ảnh của Rơ le

Modified by Hoang Anh 21


Hình ảnh của Rơ le

Modified by Hoang Anh 22


Hình ảnh của Rơ le


Hình ảnh của Rơ le


Rơle trung gian – Tham số chủ yếu
•

DC
•
•

•

5V; 12V; 24V; 48 V; 110V; 220V
Mạch từ làm từ thép nguyên khối

AC
•
•

100V; 110V; 127V; 220V; 380V - 50 Hz
Mạch từ dạng tấm ghép – có vịng ngắn mạch
chống rung

Modified by Hoang Anh 25

Rơle thời gian - timer
•

•

Rơ le thời gian là một khí cụ tạo ra sự trì hỗn trong
các hệ thống tự động. Việc duy trì một thời gian cần
thiết khi truyền tín hiệu từ rơ le này đến một rơ le
khác là một yêu cầu cần thiết trong các hệ thống tự
động điều khiển.
Rơ le thời gian trong các hệ thống bảo vệ tự động
thường được dùng để duy trì thời gian quá tải, thiếu
áp... trong giới hạn thời gian cho phép.

Modified by Hoang Anh 26


Rơle thời gian - timer
•

•

Đối với rơ le thời gian xoay chiều thường là sự hợp bộ
của rơ le dòng điện, rơ le điện áp hoặc rơ le trung gian
(nhiều nhất là rơ le trung gian) với một cơ cấu thời gian.
Các cơ cấu thời gian này có thể là cơ cấu cơ khí, cơ cấu
khí nén, cơ cấu lị xo kiểu đồng hồ. Ngày nay, cơ cấu
thời gian là một Board mạch điện tử khá phức tạp.

Đối với rơ le thời gian một chiều, thường dùng theo
nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo cơ cấu duy trì thời
gian. Thường nhất là cơ cấu ống đồng để chống lại sự
suy giảm của từ thông trong mạch từ theo định luật cảm
ứng điện từ.
Modified by Hoang Anh 27