Rơle điều khiển điện từ, cách thức hoạt động của rơle
Rơle là một thiết bị điện được thiết kế để chuyển mạch điện (đột ngột thay đổi giá trị đầu ra) đối với những thay đổi nhất định về giá trị đầu vào điện hoặc không điện.
Phần tử rơle (rơle) được sử dụng rộng rãi trong các mạch điều khiển và tự động hóa vì chúng có thể được sử dụng để điều khiển công suất đầu ra lớn với tín hiệu công suất đầu vào thấp; hoàn thành phép toán logic; chế tạo thiết bị chuyển tiếp đa chức năng; để thực hiện chuyển mạch điện; để khắc phục độ lệch của tham số được kiểm soát so với mức đã đặt; thực hiện các chức năng của một phần tử bộ nhớ, v.v.
Rơle đầu tiên được phát minh bởi người Mỹ J. Henry vào năm 1831 và dựa trên nguyên lý hoạt động điện từ, cần lưu ý rằng rơle đầu tiên không phải là rơle chuyển mạch, mà rơle chuyển mạch đầu tiên được phát minh bởi người Mỹ S.Breeze Morse vào năm 1837, người sau này đã sử dụng trong một thiết bị điện báo ... Từ tiếp sức bắt nguồn từ tiếng Anh tiếp sức, có nghĩa là thay đổi những con ngựa mệt mỏi tại các nhà ga hoặc chuyển dùi cui (dùi cui) cho một vận động viên mệt mỏi.
phân loại rơ le
Rơle được phân loại theo các tiêu chí khác nhau: theo loại đại lượng vật lý đầu vào mà chúng phản ứng; bởi các chức năng mà chúng thực hiện trong các hệ thống quản lý; theo thiết kế, v.v. Theo loại đại lượng vật lý, điện, cơ, nhiệt, quang, từ, âm, v.v. được phân biệt. tiếp sức. Cần lưu ý rằng rơle không chỉ có thể đáp ứng với giá trị của một đại lượng nhất định mà còn với sự khác biệt về giá trị (rơle vi sai), với sự thay đổi dấu của một đại lượng (rơle phân cực) hoặc với tốc độ thay đổi của một đại lượng đầu vào.
thiết bị chuyển tiếp
Một rơle thường bao gồm ba yếu tố chức năng chính: cảm biến, trung gian và điều hành.
Yếu tố nhận thức (chính) nhận biết đại lượng được kiểm soát và biến đổi nó thành đại lượng vật lý khác.
Một phần tử trung gian so sánh giá trị của giá trị này với điểm đặt và khi nó bị vượt quá, sẽ truyền hành động đầu tiên tới biến tần.
Một bộ truyền động chuyển hiệu ứng từ rơle sang các mạch điều khiển. Tất cả những yếu tố này có thể được thể hiện hoặc kết hợp với nhau.
Phần tử nhạy cảm, tùy thuộc vào mục đích của rơle và loại đại lượng vật lý mà nó đáp ứng, có thể có thiết kế khác nhau, cả về nguyên tắc hoạt động và thiết bị.Ví dụ, trong rơle quá dòng hoặc rơle điện áp, phần tử nhạy cảm được chế tạo ở dạng nam châm điện, trong công tắc áp suất - ở dạng màng hoặc ống bọc, trong công tắc mức - ở dạng phao, v.v.
Theo thiết bị của ổ đĩa, rơle được chia thành tiếp xúc và không tiếp xúc.
Rơle tiếp điểm hoạt động trên mạch được điều khiển bằng các tiếp điểm điện, trạng thái đóng hoặc mở của chúng cho phép cung cấp ngắn mạch hoàn toàn hoặc ngắt hoàn toàn cơ học của mạch đầu ra.
Rơle không tiếp xúc ảnh hưởng đến mạch điều khiển thông qua sự thay đổi đột ngột (đột ngột) các thông số của mạch điện đầu ra (điện trở, điện cảm, điện dung) hoặc thay đổi mức điện áp (dòng điện).
Đặc điểm của rơle
Các đặc tính chính của rơle được xác định bởi sự phụ thuộc giữa các tham số của đại lượng đầu ra và đầu vào.
Các đặc điểm chính sau đây của rơle được phân biệt.
1. Độ lớn tác động của rơle Xcr — giá trị tham số giá trị đầu vào tại đó rơle được bật. Khi X < Xav, giá trị đầu ra bằng Umin, khi X ³ Xav, giá trị của Y thay đổi đột ngột từ Umin sang Umax và rơle bật. Giá trị chấp nhận mà rơle được điều chỉnh được gọi là điểm đặt.
2. Công suất truyền động của rơle Psr — công suất tối thiểu phải được cung cấp cho cơ quan tiếp nhận để chuyển nó từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động.
3. Công suất được điều khiển Rupr — công suất được điều khiển bởi các phần tử chuyển mạch của rơle trong quá trình chuyển mạch.Về công suất điều khiển, có sự phân biệt giữa rơle cho mạch công suất thấp (đến 25 W), rơle cho mạch công suất trung bình (đến 100 W) và rơle cho mạch công suất cao (trên 100 W), thuộc về đến các rơle công suất và được gọi là công tắc tơ.
4. Tav thời gian phản hồi của rơle — khoảng thời gian từ tín hiệu Xav đến đầu vào rơle cho đến khi bắt đầu tác động trên mạch được điều khiển. Theo thời gian đáp ứng, có rơle bình thường, tốc độ cao, trễ và rơle thời gian. Thông thường đối với rơle bình thường tav = 50...150 ms, đối với rơle tốc độ cao tav 1 s.
Nguyên lý hoạt động và thiết bị của rơle điện từ
Do nguyên lý hoạt động đơn giản và độ tin cậy cao nên rơle điện từ được sử dụng rộng rãi trong Hệ thống tự động hóa và trong các sơ đồ bảo vệ lắp đặt điện. Rơle điện từ được chia thành rơle DC và AC. Rơle DC được chia thành trung tính và phân cực. Rơle trung tính phản ứng như nhau với dòng điện một chiều theo cả hai hướng chạy qua cuộn dây của nó và rơle phân cực phản ứng với cực tính của tín hiệu điều khiển.
Hoạt động của rơle điện từ dựa trên việc sử dụng các lực điện từ phát sinh trong lõi kim loại khi dòng điện chạy qua các cuộn dây của nó. Các bộ phận của rơle được gắn trên đế và được đậy bằng nắp. Một phần ứng di động (tấm) với một hoặc nhiều tiếp điểm được gắn phía trên lõi của nam châm điện. Đối diện với chúng là các tiếp điểm cố định được ghép nối tương ứng.
Ở vị trí ban đầu, neo được giữ bằng lò xo. Khi điện áp được đặt vào, nam châm điện sẽ hút phần ứng, vượt qua lực của nó và đóng hoặc mở các tiếp điểm, tùy thuộc vào thiết kế của rơle.Sau khi khử năng lượng, lò xo sẽ trả phần ứng về vị trí ban đầu. Một số kiểu máy có thể có các linh kiện điện tử tích hợp. Đây là một điện trở được kết nối với cuộn dây để truyền động rơle rõ ràng hơn hoặc / và một tụ điện song song với các tiếp điểm để giảm hồ quang và tiếng ồn.
Mạch điều khiển không được kết nối điện theo bất kỳ cách nào với mạch điều khiển; hơn nữa, trong mạch điều khiển, giá trị của dòng điện có thể cao hơn nhiều so với trong mạch điều khiển. Nghĩa là, rơle về cơ bản hoạt động như một bộ khuếch đại dòng điện, điện áp và công suất trong mạch điện.
Rơle AC hoạt động khi một dòng điện có tần số nhất định được đặt vào cuộn dây của chúng, nghĩa là nguồn năng lượng chính là mạng AC. Cấu tạo của rơle AC tương tự như rơle DC, chỉ có lõi và phần ứng được làm bằng các lá thép điện để giảm tổn thất từ trễ và dòng điện xoáy.
Ưu nhược điểm của rơle điện từ
Rơle điện từ có một số ưu điểm mà các đối thủ bán dẫn không có:
- khả năng chuyển tải lên đến 4 kW với thể tích rơle nhỏ hơn 10 cm3;
- khả năng chống xung và nhiễu phá hoại do phóng điện sét và là kết quả của quá trình chuyển mạch trong kỹ thuật điện cao áp;
- cách ly điện đặc biệt giữa mạch điều khiển (cuộn dây) và nhóm tiếp điểm — tiêu chuẩn 5 kV mới nhất là giấc mơ không thể đạt được đối với phần lớn các công tắc bán dẫn;
- sụt áp thấp trên các tiếp điểm đóng và do đó sinh nhiệt thấp: khi chuyển đổi dòng điện 10 A, một rơle nhỏ tiêu hao tổng cộng dưới 0,5 W trên cuộn dây và các tiếp điểm, trong khi rơle triac phát ra hơn 15 W đối với bầu khí quyển, thứ nhất, đòi hỏi phải làm mát mạnh mẽ, và thứ hai, làm trầm trọng thêm hiệu ứng nhà kính trên hành tinh;
- chi phí cực thấp của rơle điện từ so với các công tắc trạng thái rắn
Lưu ý đến những ưu điểm của cơ điện, chúng tôi cũng lưu ý những nhược điểm của rơle: tốc độ hoạt động thấp, nguồn điện và cơ hạn chế (mặc dù rất lớn), tạo ra nhiễu vô tuyến khi đóng và mở các tiếp điểm, và cuối cùng, thuộc tính cuối cùng và khó chịu — các vấn đề về chuyển đổi tải cảm ứng và tải DC điện áp cao.
Một thực tế ứng dụng điển hình của rơle điện từ công suất cao là chuyển đổi tải ở 220 V AC hoặc 5 đến 24 V DC khi chuyển đổi dòng điện lên đến 10-16 A. servo), đèn sợi đốt, nam châm điện và các thiết bị tiêu thụ điện dung, cảm ứng và tích cực khác. năng lượng điện trong khoảng từ 1 W đến 2-3 kW.
Rơle điện từ phân cực
Một loại rơle điện từ là rơle điện từ phân cực. Sự khác biệt chính của chúng so với rơle trung tính là khả năng đáp ứng với cực tính của tín hiệu điều khiển.
Loạt rơle điều khiển điện từ phổ biến nhất
Rơle trung gian sê-ri RPL. Rơle được thiết kế để sử dụng làm bộ phận trong hệ thống lắp đặt cố định, chủ yếu trong các mạch điều khiển truyền động điện ở điện áp lên đến 440 V DC và lên đến 660 V AC với tần số 50 và 60 Hz.Rơle phù hợp để vận hành trong các hệ thống điều khiển sử dụng công nghệ vi xử lý nơi cuộn dây đóng được bao quanh bởi bộ giới hạn giới hạn hoặc có điều khiển bằng thyristor. Nếu cần, một trong những thứ sau có thể được cài đặt trên rơle trung gian. plugin PKL và PVL… Dòng điện danh nghĩa của các tiếp điểm — 16A
Rơle trung gian sê-ri RPU-2M. Rơle trung gian RPU-2M được thiết kế để hoạt động trong mạch điện điều khiển và tự động hóa công nghiệp dòng điện xoay chiều có điện áp lên đến 415V, tần số 50Hz và dòng điện một chiều có điện áp lên đến 220V.
Dòng rơle RPU-0, RPU-2, RPU-4. Rơle được sản xuất với cuộn thu DC cho điện áp 12, 24, 48, 60, 110, 220 V và dòng điện 0,4 — 10 A và cuộn thu AC cho điện áp 12, 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380 và dòng điện 1 — 10 A. Rơle RPU-3 với cuộn dây nguồn DC — cho điện áp 24, 48, 60, 110 và 220 V.
Rơle trung gian sê-ri RP-21 được thiết kế để sử dụng trong các mạch điều khiển của các ổ điện xoay chiều có điện áp lên đến 380V và trong các mạch điện một chiều có điện áp lên đến 220V. Rơle RP-21 được trang bị ổ cắm để hàn, cho din. đường ray hoặc vít.
Các đặc điểm chính của rơ le RP-21. Dải điện áp cung cấp, V: DC — 6, 12, 24, 27, 48, 60, 110 AC với tần số 50 Hz — 12, 24, 36, 40, 110, 127, 220, 230, 240 AC với tần số của 60 Hz — 12, 24, 36, 48, 110, 220, 230, 240 Điện áp mạch tiếp điểm định mức, V: Rơle DC — 12 … 220, Rơle AC — 12 … 380 Dòng điện định mức — 6,0 A Số lượng tiếp điểm đã đóng . / nghỉ ngơi / switch — 0 … 4/0 … 2/0 … 4 Độ bền cơ học — ít nhất 20 triệu chu kỳ.
Rơle điện từ DC Sê-ri RES-6 là rơle trung gian có điện áp 80 — 300 V, dòng chuyển mạch 0,1 — 3 A
Nó cũng được sử dụng như một loạt rơle điện từ RP-250, RP-321, RP-341, RP-42 và một số loại khác có thể được sử dụng làm rơle điện áp.
Cách chọn rơle điện từ
Điện áp và dòng điện hoạt động trong cuộn dây rơ le phải nằm trong giá trị cho phép. Việc giảm dòng điện hoạt động trong cuộn dây dẫn đến giảm độ tin cậy của tiếp điểm và tăng quá nhiệt của cuộn dây, giảm độ tin cậy của rơle ở nhiệt độ dương tối đa cho phép. với điện áp hoạt động tăng lên cuộn dây rơle là điều không mong muốn, vì điều này gây ra quá điện áp cơ học ở các bộ phận của mạch từ và nhóm tiếp điểm, và quá điện áp cuộn dây khi mạch mở có thể gây ra sự cố cách điện.
Khi chọn chế độ hoạt động của các tiếp điểm rơle, cần tính đến giá trị và loại dòng điện chuyển đổi, bản chất của tải, tổng số và tần số chuyển mạch.
Khi chuyển tải hoạt động và tải cảm ứng, khó khăn nhất đối với các tiếp điểm là quá trình mở mạch, bởi vì trong trường hợp này, do sự hình thành phóng điện hồ quang, sự hao mòn chính của các tiếp điểm xảy ra.
Cuộn dây của các thiết bị điện
Cách quấn lại cuộn dây của cuộn dây thiết bị điện sang một loại dòng điện khác
Công tắc hành trình và giới hạn
Thiết bị chuyển đổi thủ công. công tắc dao