Bài giảng Khí cụ điện - chương 6

- Nam châm điện - Rơle - Khí cụ đóng cắt bằng tay - Aptomat - Khởi động từ - Cơ cấu điện từ chấp hành - Bộ ổn định

PHẦN II : THIẾT BỊ

HẠ ÁP CHƯƠNG 6 : RƠ LE

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RƠLE

 Rơle là một loại thiết bị điện tự

động mà tín hiệu đầu ra thay đổi theo cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định

 Rơle là thiết bị điện dùng để

đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực

CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA

RƠLE

 Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu):

Có nhiệm vụ trực tiếp nhận tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian

 Cơ cấu trung gian (khối trung gian) :

Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động

 Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) :

Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển

CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA

RƠLE

 Các khối trong rơ le điện từ :

 Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây

 Cơ cấu trung gian là mạch từ NCĐ

 Cơ cấu chấp hành là hệ thống

PHÂN LOẠI RƠ LE

Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle:

Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm:

điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng )

 Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở

PHÂN LOẠI RƠ LE

Phân loại theo đặc tính tham số vào:

 Rơle dòng điện

 Rơle điện áp

 Rơle công suất

 Rơle tổng trở

PHÂN LOẠI RƠ LE

Phân loại theo cách mắc cơ cấu:

 Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ

 Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp do lường hay biến dòng điện

ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE

Đường biểu diễn quan hệ giữa đại lượng vào x và đầu

ra y của rơle gọi là đặc tính

“ vào - ra “ và còn được coi là đặc tính cơ bản của rơle

Nên đặc tính này còn gọi là đặc tính rơle

ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE

Dạng của đặc tính rơle được trình bày như sau :

y

x

xtđ

xnh0

ymin

ymax

ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE

 Khi đại lượng đầu vào x thay đổi từ 0  xtđ, thì đại lượng đầu ra y luôn bằng ymin

 Khi x đạt đến giá trị tác động x =

xtđ, đại lượng đầu ra tăng đột ngột đến giá trị ymax Sau đó dù x tiếp tục tăng đến xlv thì y vẫn giữ nguyên giá trị ymax , tương ứng với quá trình này

ta nói rơle đã tác động hay rơle đóng.

ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE

 Ngược lại, khi đại lượng đầu vào giảm từ giá trị xlvđến trị số nhả xnh đại lượng y

= ymax vẫn không đổi

 Khi x = xnh thì y giảm đột ngột từ ymax về ymin và không đổi mặc dù x tiếp tục giảm về 0 Quá trình này ta nói rơle nhả

CÁC THAM SỐ RƠLE

 Hệ số nhả :

 Tỷ số Knh = xnh/xtđ gọi là hệ số nhả của rơle (đôi khi còn gọi là hệ số trở về) Hệ số Knh luôn nhỏ hơn 1.

 Khi Knh lớn, bề mặt rộng của đặc tính rơle x = xtđ-xnh nhỏ, đặc tính rơle dạng này phù hợp với bảo vệ có tính chọn lọc cao sử dụng trong bảo vệ HTĐ

CÁC THAM SỐ RƠLE

 Khi K nh nhỏ, bề rộng đặc tính x = x tđ -x nh

lớn, đặc tính này thích hợp với rơle điều khiển và tự động trong truyền động điện và tự động hóa.

Tỷ số K dt = x lv /x tđ gọi là hệ số dự trữ của rơle K dt > 1 khi K dt lớn càng đảm bảo rơle làm việc tin cậy.

Tỷ số K đk = P đk /P tđ gọi là hệ số điều khiển của rơle.

RƠLE ĐIỆN TỪ

GIỚI THIỆU CHUNG

Rơle điện từ làm việc trên nguyên lý điện từ Nếu đặt một vật bằng vật liệu sắt từ (gọi là phần ứng hay nắp từ) trong từ trường do cuộn dây có dòng điện chạy qua sinh ra

Từ trường này tác dụng lên nắp một lực làm nắp chuyển động.

CẤU TẠO RƠLE ĐIỆN TỪ

Hình : Cấu trúc chung

của rơle điện từ

4

1 2

iđk

CẤU TẠO RƠLE ĐIỆN TỪ

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Khi cung cấp điện cho cuộn dây, sẽ tạo từ trường chạy trong mạch từ chính

Lực hút điện từ sinh ra thắng được lực hút lò xo phản lực 7 nắp mạch từ được về phía lõi Ứng với mạch từ 1 chiều - xoay chiều có các rơle 1 chiều - xoay chiều

RÅLE QUÏA TAÍI

RƠLE ĐIỆN TỪ

CHƯƠNG 6 : RƠ LE

RƠLE ĐIỆN TỪ

RƠ LE TỐC ĐỘ

NHẬN XÉT VÀ MỘT SỐ

LOẠI RƠLE ĐIỆN TỪ

 Công suất tác động Ptđ tương đối

lớn, độ nhạy thấp, Kđk nhỏ Hiện nay có xu hướng cải tiến sử dụng vật liệu sắt từ mới sản xuất các loại rơle để tăng Kđk

 Một số loại rơle điện từ thông

dụng :

 Rơle trung gian

 Rơle Rơle dòng điện và điện áp

 Rơ le thời gian và điện từ

RÅLE TRUNG GIAN

RƠLE TRUNG GIAN

Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động Do có số lượng tiếp điểm lớn, vừa là tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng

Có các loại rơle trung gian một chiều và rơle xoay chiều

CẤU TẠO RƠLE TRUNG

GIAN

1 2 3

MỘT SỐ LOẠI RƠLE TRUNG

RƠLE ĐIỀU KHIỂN

KHÁI NIỆM RƠLE ĐIỀU

KHIỂN

Rơle điều khiển, còn gọi là rơle RID hay công tắc TRON có chức năng như rơle trung gian, nhưng có kích thước nhỏ hơn, tần số thao tác lớn, khả năng ngắt lớn, hệ soosnhar cao

CẤU TẠO RƠLE ĐIỀU

KHIỂN

NGUYÊN LÝ RƠLE ĐIỀU

RƠLE TÍN HIỆU

KHÁI NIỆM CHUNG

Rơle tín hiệu được sử dụng trong mạch điện một chiều của các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện, để chỉ rõ các rơle và các thiết bị bảo vệ khác đã tác đọng

CẤU TẠO RƠLE TÍN HIỆU

RƠLE TÍN HIỆU

RƠLE DÒNG CỰC

ĐẠI

Rơle dòng điện cực đại điện từ dùng trong lĩnh vực bảo vệ hệ

thống điện hoặc thiết bị riêng lẽ

quan trọng như: động cơ điện,

máy biến áp công suất lớn

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI

RƠLE ĐIỆN

ĐỘNG

RƠLE ĐIỆN ĐỘNG

1 cuộn dđy tĩnh, 2 cuộn dđy động, 3 mạch từ

RƠLE NHIỆT

KHÁI NIỆM RƠLE NHIỆT

để bảo vệ động cơ và mạch điện

khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với

khởi động từ, công tắc tơ

trị dòng điện vì có quán tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát nóng

đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch được Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ

LÀM VIỆC RƠLE NHIỆT

Trong đó:

1 : Phần tử đốt nóng

2 : Tiếp điểm thường đóng

3 : Băng kép kim loại

4 : Đòn xoay

5 : Lò xo đòn xoay

6 : Nút ấn phục hồi

RƠLE THỜI GIAN

KHÁI NIỆM CHUNG

Rơle thời gian dùng để duy trì cho thời gian đóng hay mở chậm của hệ thống tiếp điểm từ lúc có tín hiệu tác động đưa vào Rơle, thời gian chậm của Rơle từ vài giây đến vài giờ.

Thời gian chậm phải ổn định, ít phụ thuộc vào các tham số khác, ví dụ như dòng điện, nhiệt độ môi trường

Có nhiều loại Rơle thời gian với những nguyên lý làm việc khác nhau.

RƠLE THỜI GIAN KIỂU

1

6

RƠ LE

CẢM ỨNG DÒNG ĐIỆN

CỰC ĐẠI

KHÁI NIỆM CHUNG RƠLE CẢM ỨNG DÒNG ĐIỆN

CỰC ĐẠI

Rơle cảm ứng dòng điện cực đại dùng để bảo vệ cho mạch điện khi có sự cố quâ tải, ngắn mạch

Đường đặc tính bảo vệ của rơle gồm 2 vùng

Vùng I: Bảo vệ có thời gian phụ thuộc – dùng

để bảo vệ mạch điện khi có quâ tải

Vùng II: Bảo vệ không phụ thuộc thời gian- bảo vệ tức thời, dùng để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch

RƠLE CẢM ỨNG DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI

RƠLE SỐ

KHÁI NIỆM CHUNG

RƠLE SỐ

 Rơle kỹ thuật số, hay còn gọi là

rơle số, là loại rơle trong đó việc xử lý các đại lượng tín hiệu làm việc trên các bộ phận chức năng của rơle được thực hiện theo kỹ thuật số hay kỹ thuật logic

ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ

 Rơle sô ú có độ tin cậy cao

 Rơle số có độ nhạy, độ chính xác

cao Có thể điều chỉnh đặt thông số làm việc của rơle sát với khả năng làm việc của thiết bị

 Thời gian tác động nhanh.

 Kích thước và không gian lắp đặt nhỏ

 Có khả năng kết nối với máy tính sử

dụng chương trình phần mềm.

NHƯỢC ĐIỂM CỦA RƠLE

SỐ

 Yêu cầu người vận hành, sửa

chữa có trình độ cao

 Giá thành cao vốn đầu tư lớn.

 Chỉ cần 1 linh kiện hoặc bộ phận

nào đó của rơle bị hư hỏng cũng làm cho rơle không làm việc được, gây ngưng trệ, tác hại cho cả hệ thống Khó có thể sữa chữa phục hồi nên cần có dự phòng cao.

CÁC KHỐI CẤU TẠO CỦA

RƠLE SỐ

 Khối đầu vào

 Khối vi xử lý.

 Khối đầu ra.

 Khối giao diện sử dụng.

 Khối cung cấp nguồn

CÁC KHỐI CỦA RƠLE SỐ

Khối đầu ra: Chuyển tín hiệu phât ra của rơle đến câc thiết bị nối phía sau của rơle Khối năy thường

lă câc phần tử logic đóng ngắt mạch bằng transistor hoặc rơle điện từ công suất bĩ.

Khối giao diện: lă nơi vă phương tiện để người

vă rơle, thiết bị trao đổi thông tin, hiểu biết vă lăm việc.

Khối nguồn cung cấp: nhận nguồn cung cấp từ bín ngoăi, xoay chiều hoặc một chiều, biến đổi vă ổn định thănh nguồn phù hợp cung cấp cho câc khối của rơle hoạt động

TMS Switch setting

Micro computer

Output Drivers

H.S output relay

Time current output relay H.S Time

0.2/0.1 0.4/0 0.5/0

0.2/0 0.4/0

0.4/0 0.2/0 0.1/0 0.05/0 0.05/0.0 25

0/0 16/0 5/0 2/0 1/0

PHÂN LOẠI RƠLE SỐ

 Theo chức năng sử dụng : rơle bảo vệ

và rơle điều khiển.

 Theo khả năng xử lý thông tin : rơle

không có bộ xử lý và rơle có bộ xử lý.

 Theo số lượng đại lượng đầu vào :

Rơle một đại lượng (rơle dòng, rơle áp vv), rơ le 2 đại lượng (rơle công suất, rơle hệ số công suất vv)

NHẬN XÉT

 Về mặt kinh tế, rơle bảo vệ lă thiết bị tự động

hóa được dùng trong hệ thống điện với mục đích phòng ngừa, ngăn chặn câc thiệt hại kinh

tế có thể xảy ra cho chủ đầu tư khi câc chế độ

sự cố

 Câc thiệt hại năy thường rất lớn, đôi khi vượt

rất nhiều lần chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle

NHẬN XÉT

 Hiện nay câc thiết bị bảo vệ năy có vai trò

không thể thay thế trong quâ trình vận hănh hệ thống điện

 Với chi phí bỏ ra chỉ phải bằng 1-2 % giâ

thănh đối tượng được bảo vệ, tức tương đương với mức bảo hiểm 0.1 % / năm trong 15 - 20 năm (khoảng thời gian lăm việc của hệ thống rơle), chủ đầu tư có thể được đảm bảo rằng thiệt hại nói trín sẽ không xảy ra

NHẬN XÉT

 Để thỏa mên được câc đòi hỏi đó, rơle bảo vệ phải đâp ứng được câc yíu cầu ngăy căng khắt khe hơn về độ tin cậy lăm việc như : tính chọn lọc, tốc

độ thao tâc, độ nhạy vă tính đảm bảo

 Vì suất sự cố của đối tượng bảo vệ thường tương đối nhỏ nín câc rơle phải ở trong tình trạng sẵn săng lăm việc trong nhiều năm để thực hiện thao tâc bảo vệ khi sự cố xảy ra cho nín việc duy trì độ tin cậy ở mức cao sẽ đòi hỏi câc chi phí bổ sung thường xuyín

NHẬN XÉT

 Rơle điện cơ mặc dầu đòi hỏi vốn đầu tư ban

đầu ít hơn, song khả năng chịu được môi trường kĩm (dễ bị trôi tham số, câc bộ phận phần động hay bị kẹt, ) chi phí vận hănh lớn

vă hăng loạt câc nhược điểm khâc, nín xu hướng thay thế dần vă hăng loạt câc nhược điểm khâc, nín xu hướng thay thế dần bởi câc rơle hiện đại hơn, nhất lă trong câc lưới được đầu tư xđy dựng mới

RƠLE SỐ

(thông minh)

RS485

RƠLE SỐ

RƠLE SỐ

RƠLE SỐ

HiÖn ®¹i Trùc quan

§iÒu khiÓn dÔ dµng

RƠLE SỐ

§¬n gi¶n Gôn nhÑ ThuỊn tiÖn söa ch÷a

RƠLE SỐ

RƠLE SỐ

§Ưt t¹i ng¨n lĩ TiÕt kiÖm c¸p

RƠLE SỐ

RƠLE SỐ

Gi¶m ®Õn 80% l îng c¸p

DÔ dµng ph¸t hiÖn sù cỉ