CHƯƠNG 5 : RƠ LE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ pdf

 Ứng dụng: Rơ le trung gian được dùng rất nhiều trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động, thường dùng để truyền tín hiệu từ một rơ le chính đến nhiều bộ p

CH ƯƠNG 5 : RƠ LE ĐIỀU KHIỂN

VÀ BẢO VỆ

CÁC LOẠI RƠ LE

SPDT

NỘI DUNG

VI R Ơ LE ĐIỆN TỬ

I.KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI

 Phân loại theo vai trò và đại lượng tác động của rơ le

 Rơ le trung gian

 Rơ le thời gian

 Phân loại theo dòng điện có:

 Rơ le dòng điện 1 chiều

 Rơ le dòng điện xoay chiều

 Phân loại theo giá trị và chiều của đại lượng đi vào rơ le

Rơ le cực đại

Rơ le cực tiểu

Rơ le sai lệch

Rơ le hướng…

II RƠ LE TRUNG GIAN

1 KHÁI NIỆM :

Rơ le trung gian là một loại khí

cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu điện từ

Rơ le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển (contactor, Rơ

le thời gian … )

số lượng tiếp điểm của rơle trung gian tương đối nhiều

 Rơ le trung gian:

4 CÁC KÝ HIỆU RƠ

LE TRUNG GIAN

DPDT: double pole double throw : Gồm 2 cặp tiếp điểm thường đóng và 2 cặp thường

mở Các cặp này liên kết thành 2 hệ thống gồm 1 cặp tiếp điểm thường đóng và thường mở chung nhau

1 đầu dây

 DPDT

SPDT: single pole double throw : Gồm 1 cặp tiếp điểm thường đóng và 1 cặp thường

mở và hai cặp tiếp điểm này có 1 đầu chung nhau

 SPDT

SPST: single pole single throw ,Gồm

1 cặp tiếp điểm thường mở

 Cấu tạo rơ le trung gian

 Rơle trung gian tác động

16 Ống đồng tạo thời gian trễ

17 Mũ lõi nam châm điện

18 Tiếp điểm tĩnh

19 Vít giữ blôc tiếp điểm

 Các thông số kỹ thuật của loại rơ le này

Có 4 cấp điện áp 24, 48, 110, 220V

Nhiệt độ môi trường làm việc 20…+40o C

-Điện áp tác động không quá 70% Uđm

Điện áp nhả không nhỏ hơn 5% Uđm

Công suất tiêu thụ ở điện áp định mức không quá 8W

 Rơ le trung gian xoay

 Rơ le xoay chiều có điện áp định mức: Có loại 100, 127, 220V

 Tần số đ ịnh mức 50Hz

 Dải nhiệt độ làm việc -20…+40o C

 Điện áp tác động không lớn hơn 0.85% Uđm

 Điện áp nhả không nhỏ dưới 3% Uđm

 Dòng điện tiếp điểm 6A

 Ứng dụng:

 Rơ le trung gian được dùng rất nhiều trong các

sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động, thường dùng để truyền tín hiệu

từ một rơ le chính đến nhiều bộ phận trong sơ

đồ mạch điện Nó thường nằm ở giữa hai rơ le khác nhau

III RƠ LE NHIỆT (OVER LOAD OL)

3.1 KHÁI NIỆM :

Rơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng,

do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút Thường người ta dùng kèm theo cầu chì để bảo vệ ngắn mạch

 Sơ đồ rơ le nhiệt:

3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

Nguyên lý chung của rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm giãn nở phiến kim loại kép Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác nhau ( kém nhau 20 lần) ghép chặt vơi nhau thành 1 phiến bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn Khi có dòng quá tải đi qua phiến lưỡng kim loại được đốt nóng uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở

bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ Để rơle nhiệt làm việc trở lại phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần reset của rơle nhiệt

• Ký hiệu :

Phi ến lưỡng kim nhiệt

Ti ếp điểm chính

K ý hiệu

3.4 PHÂN LOẠI RƠ LE

3.5 CHỌN LỰA RƠ LE NHIỆT :

 Đặc tính cơ bản của rơle nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời gian tác động của nó (A-S)

 Mặt khác để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số

liệu kỹ thuật đã cho của nhà sản xuất, các đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời

gian dòng điện

 Lựa chọn dùng rơle nhiệt là sao cho đường đặc tính A-S của rơle gần sát đường đặc tính A-S của đối tượng cần bảo

vệ

Trong thực tế cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, rơle sẽ tác động ở giá trị từ(1.2 ÷ 1.3 Iđm ) Bên cạnh chế

độ làm việc của phụ tải

và nhiệt độ môi trường xung quanh được xem xét

Chỉnh dòng rơ le nhiệt

chế độ AUTO/HAND(A/H)

và trong công nghiệp

IV RƠ LE ĐIỆN TỪ

4.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

sự làm việc của rơle điện từ dựa trên nguyên lý điện từ Hình 5-1 rơle điện từ có lõi sắt gồm có: phần cố định 1, phần chuyển động 2, cuộn dây kích thích 3, lò xo 4, tiếp điểm cố định 5,tiếp điểm động 6 đặt ở phần chuyển động 2, cuộn dây kích thích 3 được cung cấp một dòng điện

Khi có dòng diện chạy qua cuộn dây sẽ sinh lực hút điện từ

 Rơ le điện từ

• Hình 5-1 sơ lược kết cấu chung rơle điện từ

Qua cách làm việc của rơ le điện từ, ta thấy rơ le

- Mạch từ là cơ cấu trung gian vì nó tạo ra lực

hút của cuộn nam châm (cuộn điện từ )

Khi cuộn này có điện và so sánh với lực đặt trước bởi lò xo phản hồi để hút và truyền kết quả tác động tới cơ cấu chấp hành.

- Hệ thống các tiếp điểm là cơ cấu

chấp hành vì nó truyền tín hiệu cho mạch điều khiển.

Vậy lực hút điện từ F tỉ lệ nghịch với bình phương chiều dài kẽ hở và tỉ lệ thuận với bình phương dòng điện

giữ nguyên không chuyển động cho đến lúc dòng

đó dòng điện đủ lớn nên lực hút điện từ sẽ lớn và thắng lực kháng của lò xo Nắp bắt đầu chuyển động và bị hút thẳng vào các má cực của phần lõi cố định 1

Do nắp chuyển động nên chiều dài kẽ hở giảm

và do đó lực hút F lại càng tăng luôn luôn thắng lực lò xo cho đến lúc nắp bị hút hoàn toàn vào

má cực Kết quả là nắp động sẽ đóng tiếp điểm 5-6 và đóng mạch điều khiển

tỷ số gọi là hệ số trở về

Đối với rơle cực đại: KIV<1

Đối với rơle cực tiểu: KIV >1

Rơle làm việc càng chính xác khi KIV càng gần giá trị 1

 Rơle điện từ được phân thành rơle 1 chiều

và rơle xoay chiều

 Công suất điều khiển của rơ le Pđk khoảng

từ vài oát đến nghìn oát trong khi công suất tác động Ptđ nằm trong khoảng từ vài phần oát đến hang trăm oát

 Hệ số điều khiển nằm trong ph ạm vi Kđk

=5÷20

 Thời gian tác động tuỳ theo cấu trúc rơle thay đổi từ 2 ÷ 20 ms

Ưu điểm :Rơle điện từ có cấu tạo đơn giản, khoẻ rất đảm bảo trong vận hành nên dùng nhiều trong sơ đồ bảo vệ, điều khiển tự động và từ xa

 Nhược điểm :công suât Ptđ tương đối lớn, tức là

độ nhạy bé so với các loại rơle khác do đó hệ số điều khiển (kđk) giảm

 Ứng dụng:

 Rơ le điện từ có tác dụng đóng cắt mạch điện điều khiển không trực tiếp dùng trong mạch lực Có ứng dụng như rơ le trung gian

V RƠ LE THỜI GIAN

5.1 KHÁI NIỆM

 Rơ le thời gian là một khí cụ

điện dùng trong lĩnh vực điều

khiển tự động, với vai trò điều

khiển trung gian giữa các thiết

bị điều khiển theo thời gian định

trước.

 tuỳ theo yêu cầu sử dụng khi

lắp ráp hệ thống mạch điều

khiển truyền động ta có hai loại

rơ le thời gian: rơ le thời gian

ON DELAY, rơ le thời gian OFF

DELAY

Kết cấu rơle thời gian kiểu điện từ

• Kết cấu giống như các loại rơle khác nhưng ở đây các cuộn hút đều có vòng ngắn mạch ôm xung quanh.Cho nên khi đóng hay cắt điện cuộn hút,từ thông trong lõi từ biến thiên làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trong các vòng ngắn mạch.

• Từ trường của các vòng ngắn mạch chống lại sự biến thiên của từ trường sinh ra nó,do đó tốc độ biến thiên của từ thông tạo ra bởi cuộn dây hút bị chậm lại.

• Kết quả thời gian tác động của rơle bị chậm lại.

• Ngoài ra khe hở phụ được đệm miếng đệm phi từ

tính(miếng đồng ) để giảm từ thông.

• Lưu ý :dùng cho một chiều,nếu xoay chiều phái có thêm

bộ chỉnh lưu

5.2 RƠ LE THỜI GIAN ON DELAY

Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ le thời gian được ghi trên nhãn thông thường: 110V,220V…

 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ le thời gian ON DELAY các tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời ( thường đóng hở ra ,thường hở dống lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian không đổi Sau khoảng thời gian

đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái và duy trì trạng thái này

 Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời chuyển về trạng thái ban đầu

 Sơ đồ chân của rơ le thời gian ON DELAY

5.3 RƠ LE THỜI GIAN OFF DELAY

Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây rơ le thời gian được ghi trên nhãn thông thường: 110V,220V…

 Hệ thống tiếp điểm:

Tiếp điểm tác động có tính thời gian

chậm

TR

TR TR

TR TR

TR

 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 Khi cấp nguồn vào cuộn dây của rơ le thời gian OFF DELAY, các tiếp điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này

 Khi ngừng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không tính thời gian chuyển về trạng thái ban đầu Sau khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu

• Sơ đồ chân của rơ le thời gian OFF DELAY

5.4 RƠ LE THỜI GIAN KIỂU ĐỘNG CƠ

 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

 khi động cơ đồng bộ nhỏ một pha 1 được cấp điện,

nó sẽ quay và với một bộ giảm tốc bên trong, tốc độ đầu ra rất nhỏ là 2 vòng/ phút Tốc độ ra của động cơ tiếp tục giảm tốc qua cặp bánh răng2 rồi truyền tới bánh xe con cóc 3 có các răng ở mép trong Khi cấp điện cho nam châm điện4, cần 6 bị hút sẽ đẩy thanh bánh cóc 11 dọc trục, khớp vào bánh xe con cóc 3, đòn 9 bắt đầu quay và sau một thời gian sẽ tì vào hệ thống tiếp điềm 12 để đóng hoặc mở các tiếp điểm

Đó là lúc rơ le tác động, đóng- cắt mạch điều khiển động cơ1 đòn 9 càng chỉnh gần hệ tiếp điểm 12 thì thời gian trễ càng ngắn trả rơ le về vị trí và trạng thái ban đầu nhờ lò xo 5 và 8 sau khi cắt điện nam cham

4

5.5 RƠ LE THƠI GIAN KIỂU THUỶ KHÍ VÀ

THỦY LỰC.

 Nguyên lý hoạt động

 Khi nam châm điện1 có điện, nắp tự động 3 bị hút dưới tác dụng của lò xo 4 ,tiếp điểm 5 bị đẩy xuống với tốc độ tuỳ theo lượng khí thoát

ra khỏi một lỗ nhỏ ở buồng xi lanh 7 khi kẹp 5 xuống tới vị trí cuối cùng, đòn ngang sẽ tác động và chuyển đổi trạng thái tiếp điểm Khi cắt điện nam châm điện, rơ le trở lại trạng thái ban đầu nhanh, không có duy trì thời gian nhờ lò xo 4

VI RƠ LE ĐIỆN TỬ

 Một số rơ le điện tử:

Rơ le dòng điện cực đại Rơ le đếm

Rơ le điều khiển lập trình

6.1 KHÁI NIỆM:

 Rơ le điện tử(Rơ le kỹ thuật số) là loại

rơ le trong đó việc xử lý các đại luợng tín hiệu làm việc trên các bộ phận chức năng của rơle được thực hiện theo kỹ thuật logic về cấu tạo Rơ le điện tử được xây dựng từ các linh kiện bán dẫn chủ yếu là các vi mạch số.

• 6.2 PHÂN LOẠI:

 Theo chức năng sử dụng:

 Rơ le bảo vệ

 Rơ le điều khiển

 Theo khả năng xử lý thông tin:

 Rơ le không có bộ vi xử lý

 Rơ le có bộ vi xử lý

 Theo đại lượng đầu vào

 Rơ le một đại lượng: Rơ le dòng, áp,nhiệt độ

 Rơ le hai đại lượng: Rơ le công suất

6.3 ƯU ĐIỂM:

6.5 RƠ LE DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI:

 Được cấu tạo trên cở sở sử dụng khối vi xử lý MCU(microprocessor control unit)và vi mạch chuyên dùng, rơ le tác động khi trị số dòng qua

rơ le vượt quá trị số dòng tác động đã đặt trước cho rơ le

6.6 RƠ LE BẢO VỆ ĐIỆN ÁP

 Rơ le tác động khi tình trạng nguồn cấp cho thiết bị không bình thường như: quá điện áp, mất pha, điện áp thấp, ngược thứ tự pha

 Thông số kỹ thuật :

 Điện áp nguồn cấp cho rơ le: 3 pha-380V

 Dòng định mức tiếp điểm đầu ra: 5A-250V

 ứng dụng :

 Dùng trong bảo vệ nguồn cấp cho các thiết bị công tác sử dụng điện 3 pha, không được phép đảo chiều quay ( thứ tự pha)

RƠ LE THỜI GIAN LOẠI MD4E(MULTFUCTION DIGITAL TIMER)

Rơ le loai này có dải thời gian từ 0,001s – 9999h

Thông số kỹ thuật :

Điện áp cung cấp:24v AC/DC,110V-240V AC

Tiếp điểm đầu ra:5A-250V AC

 Rơ le thời gian lập trình

Thông số kỹ thuật:

Có hai mạch ra,tiếp điểm 5A/250V

Đơn vị thời gian đặt chương trình: ngày, giờ, phút

Nguồn cấp:100 – 110/200-240V AC,5V/60Hz

ứng dụng: dùng trong lĩnh vực điều khiển như hàn tự động, điều hoà không khí, đèn quảng cáo,

…

6.8 RƠ LE ĐẾM

Dùng để đếm tích luỹ số lượng xung đầu vào.khi

số lượng xung này đạt đến giá trị đặt trước rơle

sẽ phát tín hiệu đầu ra

Rơ le có thể đếm tiến(UP, đếm cộng),đếm lùi(DOWN, đếm trừ)

Tốc độ đếm từ 30-5000 xung/giây

Thông số kỹ thuật: điện áp cung cấp:100-240V AC; 24V DC.công suất tiêu thụ 6,6VA

 Rơ le đếm:

6.9 RƠ LE ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

 Khái niệm:là loai rơ le dùng để điều khiển tự động các thiết bị công tác trong các ngành công nghệ sản xuất.nội dung điều khiển hay các quy luật sử lý thông tin có thể thay đổi được cho phù hợp vơí yêu cầu

 Rơ le điều khiển lập trình: