CHƯƠNG 2 : CÁC KỸ THUẬT CHẾ TẠO RƠLE
2.5 RƠLE ĐIỆN TỬ
Việc sử dụng các dụng cụ bán dẫn (điốt và triốt) cho phép giảm kích thước của rơle, giảm công suất tiêu thụ từ các máy biến áp đo lường, nâng cao độ nhạy, cải thiện các đặc tính và chế tạo được các rơle không tiếp điểm và khơng có phần động.
Các rơle đơn giản làm việc theo một đại lượng điện - dòng điện hoặc điện áp, sử dụng dòng điện chỉnh lưu bằng điốt. Trong trường hợp này bộ phận thực hiện thường là các rơle điện từ có độ nhạy cao, rơle phân cực hay rơle từ điện. Các rơle phức tạp hơn như rơle công
suất, rơle tổng trở làm việc theo hai đại lượng điện (dịng điện và điện áp) có thể thực hiện bằng cách ứng dụng một trong các nguyên tắc sau đây:
So sánh các giá trị tuyệt đối của hai đại lượng UI và UII. Trong các rơle này các điện
áp xoay chiều UI và UII được chỉnh lưu rồi sau đó được so sánh với nhau về trị số tuyệt đối
nhờ một rơle đặc biệt. So sánh pha của các trị số tức thời của hai đại lượng điện UI và UII.
Các rơle này được thực hiện bằng một sơ đồ so sánh pha cho phép xác định góc lệch pha giữa
I
U và UII.
Hình vẽ 2-11: Rơle dịng điện chỉnh lưu: a) Sơ đồ nguyên lý, b) dòng điện chỉnh lưu [I] Trong cả hai trường hợp, các đại lượng cần so sánh đều là những hàm số tuyến tính của dịng điện IR và điện áp UR đặt vào rơle:
R R I k U k I U 1 2 và UII k3UR k4IR trong đó: 2 1,k
k và k3,k4là các hệ số không đổi phụ thuộc vào UR,IR
Thay đổi các hệ số k1, k2 sẽ chế tạo được các rơle khác nhau có đặc tính khác nhau. Các rơle cơng suất có hướng rơle tổng trở đều thuộc loại này.
Các rơle dòng điện và điện áp thuộc loại rơle làm việc theo một đại lượng điện.
Thường dùng nhiều nhất là các rơle nối vào dòng điện hoặc điện áp của mạng điện qua chỉnh lưu CL bằng điốt bán dẫn , nối theo sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ (Hình vẽ 2-11-Hình vẽ 2-11a ). Bộ phận thực hiện RL là rơle dòng điện điện từ, từ điện hoặc rơle phân cực được nối vào dòng điện chỉnh lưu hai nửa chu kỳ.
Dịng điện chỉnh lưu I có các trị số tức thời tỷ lệ với các trị số tức thời tương ứng của
dòng điện xoay chiều i = Im.sin t. Bởi vậy đường biểu diễn I = f(t) có dạng đập mạch,
biến thiên từ khơng đến cực đại và khơng đổi dấu (Hình vẽ 2-11-b). Dịng điện này bằng tổng của thành phần khơng đổi Id và các thành phần điều hoà bậc chẵn. Vì trị số trung bình của các thành phần điều hồ trong một chu kỳ bằng khơng, nên thành phần khơng đổi Id bằng dịng điện trung bình Itb của dịng điện chỉnh lưu I.
Các điều hồ bậc bốn và cao hơn rất bé, có thể bỏ qua, nên có thể coi thành phần biến đổi của dịng điện chỉnh lưu chỉ có điều hồ bậc hai biến thiên với tần số 2. = 100Hz ( như trong Hình vẽ 2-11-b). Do vậy I = Id = I2 cos2t
trong đó
Id = 0,63 Im = Itb
I2 = 0,425 Im (I2 là biên độ của điều hoà bậc hai), Im - biên độ dịng điện xoay chiều.
(a) RL L (b) RL C (c) RL C L I2 I1 C R RL I3 L (d)
Hình vẽ 2-12: Các sơ đồ san bằng dòng điện chỉnh lưu,
a) Với điện cảm L mắc nối tiếp, b) Với điện dung C mắc song song, c) Dùng vòng cộng hưởng LC, d) Bằng cách phân tách dòng điện chỉnh lưu thành ba thành phần I1,,I2,I3
Tính chất đập mạch của dòng điện chỉnh lưu gây nên hiện tượng rung của các tiếp điểm của bộ phận thực hiện. Để loại trừ hiện tượng này cần phải có biện pháp san bằng đường cong dòng điện chỉnh lưu (hạn chế các thành phần biến đổi của dòng dòng điện đi vào rơle). Muốn vậy có thể dùng một trong các sơ đồ sau:
Sơ đồ mắc nối tiếp điện cảm L rơle (Hình vẽ 2-12-a). Sơ đồ mắc song song điện dung C (Hình vẽ 2-12b).
Sơ đồ dùng bộ lọc cộng hưởng LC đối với điều hồ bậc hai của dịng điện chỉnh lưu (Hình vẽ 2-12-c).
Các sơ đồ trên các Hình vẽ 2-12-a và b có hiệu quả tốt đối với nguồn dịng điện xoay chiều có tổng trở bé so với phụ tải (rơle RL), cịn sơ đồ trên Hình vẽ 2-12-c , khi nguồn có tổng trở lớn so với phụ tải.
Điện cảm và điện dung trong sơ đồ trên,nhất là trong các sơ đồ trên các Hình vẽ 2-12-a và b, làm chậm trễ sự tăng lên của thành phần không đổi qua cuộn dây của rơle, gây nên sự tác động chậm.
Khi cần phải giảm thời gian tác động, thì thường dùng sơ đồ phức tạp hơn (hình 1-16,d) trong đó dịng điện cần chỉnh lưu được phân tách ra làm ba thành phần I1, I2 và I3 lệch pha nhau 1200 nhờ các điện cảm và điện dung. Dòng điện chỉnh lưu tổng đi vào rơle bằng tổng ba dòng điện chỉnh lưu thành phần sẽ rất gần dịng điện khơng đổi. Phương án thứ hai để thực hiện các rơle dòng điện và điện áp làm việc theo dịng điện chỉnh lưu (Hình vẽ 2-11-a) được tiến hành bằng cách so sánh đại lượng cần đo Uđ với một đại lượng chuẩn Uch không đổi (như
trên Hình vẽ 2-13-b), hoặc biến đổi theo một quy luật khác. Rơle tác động khi Uđ Uch . Các rơle làm việc theo dòng điện chỉnh lưu có kích thước bé và tiêu thụ cơng suất bé.
Hình vẽ 2-13: Sơ đồ so sánh dịng điện Iđ với đại lượng chuẩn Ich