Bài giảng điện - Điện tử: Rơ le điện

Chia sẻ: thiuyen12

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành điện, điện tử - Giáo trình, bải giảng của thầy cô trong trường đại học tôn đức thắng.Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy 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....

Bạn đang xem 20 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Bài giảng điện - Điện tử: Rơ le điện

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ




Chƣơng 7:
Rơ le




Ths. Trần Đình Cương

Khí cụ điện hạ áp: 401030 1
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




Khí cụ điện hạ áp: 401030 2
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


Khí cụ điện hạ áp: 401030 3
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 tiếp điểm




y
X




Khí cụ điện hạ áp: 401030 4
Phân loại rơle

Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm

việc rất khác nhau.
Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle





Khí cụ điện hạ áp: 401030 5
Phân loại rơle

Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm :
Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ


phân cực, rơle cảm ứng...)
Rơle nhiệt


Rơle từ


Rơle điện từ - bán dẫn, vi mạch


Rơle số





Khí cụ điện hạ áp: 401030 6
Phân loại rơle

Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành :
Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng


cách đóng mở các tiếp điểm
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...




Khí cụ điện hạ áp: 401030 7
Phân loại rơle

Phân loại theo đặc tính tham số vào
Rơle dòng điện


Rơle điện áp


Rơle công suất


Rơle tổng trở...





Khí cụ điện hạ áp: 401030 8
Phân loại rơle

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




Khí cụ điện hạ áp: 401030 9
Phân loại rơle

Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle :
Rơle cực đại


Rơle cực tiểu


Rơle cực đại - cực tiểu


Rơle so lệch


Rơle định hướng





Khí cụ điện hạ áp: 401030 10
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.





Khí cụ điện hạ áp: 401030 11
Đặc tính của rơle

Dạng của đặc tính rơle được trình bày như sau :

y




ymax


x
ymin
xnh xtâ
0
Khí cụ điện hạ áp: 401030 12
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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 13
Đặc tính của rơle
Ngược lại, khi đại lượng đầu vào giảm từ giá trị xlv đến


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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 14
Các tham số của 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
Khi Knh nhỏ, bề rộng đặc tính x = xtđ-xnh lớn, đặc tính này
thích hợp với rơle điều khiển và tự động trong truyền
động điện và tự động hóa.



Khí cụ điện hạ áp: 401030 15
Các tham số của rơle
Hệ số dự trữ :


Tỷ số Kdt = xlv/xtđ gọi là hệ số dự trữ của rơle. Kdt > 1 khi
Kdt lớn càng đảm bảo rơle làm việc tin cậy.
Hệ số điều khiển :


Tỷ số Kđk = Pđk/Ptđ gọi là hệ số điều khiển của rơle.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 16
Rơ le điện từ




Khí cụ điện hạ áp: 401030 17
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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 18
Cấu tạo rơ le điện từ


4
3 5
iâk
2
1


Hình : Cấu trúc chung
của rơle điện từ
Khí cụ điện hạ áp: 401030 19
Cấu tạo rơ le điện từ
6

4




Cuộn dây
1.
2. Lõi thép
Cuộn dây
Nắp mạch từ 1.
3.
Thanh dẫn
2.
4. Lò xo nhã
Tiếp điểm động
5.
6,7. Tiếp điểm tĩnh
8. Đầu tiếp xúc

Khí cụ điện hạ áp: 401030 20
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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 21
Rơ le quá tải




Khí cụ điện hạ áp: 401030 22
Rơ le điện từ




Khí cụ điện hạ áp: 401030 23
Nhận xét một số loại Rơ le 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




Khí cụ điện hạ áp: 401030 24
Rơ le TRUNG GIAN




Khí cụ điện hạ áp: 401030 25
Rơ le 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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 26
Cấu tạo Rơ le TRUNG GIAN


5
1. Mạch từ
2. Cuộn dây
3. Nắp mạch từ
3
4. Lò xo nhã 2
1
5. Hệ thống tiếp
điểm 4



Khí cụ điện hạ áp: 401030 27
Một số loại Rơ le TRUNG GIAN



1. tiếp điểm tĩnh
2. tiếp điểm động
3. chốt giữ
4. Mạch từ
5. cuộn dây
6. Vòng ngắn mạch


Khí cụ điện hạ áp: 401030 28
Rơ le điều khiển




Khí cụ điện hạ áp: 401030 29
Khái niệm Rơ le 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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 30
Cấu tạo Rơ le điều khiển




Khí cụ điện hạ áp: 401030 31
Nguyên lý Rơ le điều khiển


1. Bầu thủy tinh
2. Thanh dẫn
3. Phao sắt từ
4. Cuộn dây




Thủy
ngân
Khí cụ điện hạ áp: 401030 32
Rơ le tín hiệu




Khí cụ điện hạ áp: 401030 33
Khái niệm chung

Rơle tín hiệu đƣợc 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




Khí cụ điện hạ áp: 401030 34
Cấu tạo Rơ le tín hiệu




Khí cụ điện hạ áp: 401030 35
RÅLE TÊN HIÃÛU




Khí cụ điện hạ áp: 401030 36
Rơ le dòng cực đại




Khí cụ điện hạ áp: 401030 37
Khái niệm Rơ le 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 nhƣ : động cơ điện, máy biến áp công suất lớn.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 38
Nguyên lý làm việc Rơ le dòng cực đại


1. cuộn dây
2. mạch từ
3. Nắp từ 6

4. Lò xo xoắn
5. tiếp điểm động
6. tiếp điểm tĩnh
7. Kim chỉnh định
8. vạch chia độ
Khí cụ điện hạ áp: 401030 39
Nguyên lý làm việc Rơ le dòng cực đại




Khí cụ điện hạ áp: 401030 40
Rơ le điện động




Khí cụ điện hạ áp: 401030 41
Rơ le điện động




Hinh. Kiểu không lõi thép Hình. Kiểu có lõi thép
1. cuộn dây tĩnh, Khí2. điện hạ áp: 401030
cụ cuộn dây động, 3. mạch từ 42
Rơ le nhiệt




Khí cụ điện hạ áp: 401030 43
Khái niệm Rơ le nhiệt
Rơle nhiệt là một thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơ và


mạch điện khỏi bị quá tải, thường dùng kèm với khởi
động từ, công tắc tơ..
Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị dòng điện vì


có quán tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát nóng.
Thời gian làm việc từ khoảng vài giây[s] đến vài phút, nên

không dùng để bảo vệ ngắn mạch được. Muốn bảo vệ
ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy




Khí cụ điện hạ áp: 401030 44
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
RƠLE NHIỆT

Trong đó :
1 : Phần tử đốt nóng
2 : Tiếp điểm thƣờng đóng
3 : Băng kép kim loại
4 : Đòn xoay
5 : Lò xo đòn xoay
6 : Nút ấn phục hồi




Khí cụ điện hạ áp: 401030 45
Rơ le thời gian ( Timer )




Khí cụ điện hạ áp: 401030 46
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




Khí cụ điện hạ áp: 401030 47
CÁC YÊU CẦU RƠLE THỜI GIAN

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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 48
Timer kiểu điện từ

4
5
3


1. Mạch từ
2. Cuộn dây
3. Nắp mạch từ
4. Lò xo nhã
5. Tiếp điểm
6. Ống ngắn
2
1 6 Khí cụ điện hạ áp: 401030 mạch 49
Rơ le cảm ứng dòng điện cực đại




Khí cụ điện hạ áp: 401030 50
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 quá 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 quá tải.
Vùng II: Bảo vệ không phụ thuộc thời gian- bảo vệ tức
thời, dùng để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 51
RƠLE CẢM ỨNG
DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI

mạch từ
1.
cuộn dây
2.
vòng ngắn mạch
3.
Đĩa nhôm
4.
trục quay
5.
Vit vô tận
6.
Khung động
7.
Lò xo nhả
8.
Vít điều chỉnh
9.
Bánh răng quạt
10.
Thanh đỡ
11.
nắp mạch từ
12.
Thanh dẫn động
13.
Nam châm vĩnh cửu
14.
Khí cụ điện hạ áp: 401030 52
Rơ le số




Khí cụ điện hạ áp: 401030 53
Khái niệm chung Rơ le 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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 54
Ƣu điểm của Rơ le số

Rơle sô 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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 55
Nhƣợc điểm của Rơ le 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.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 56
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





Khí cụ điện hạ áp: 401030 57
CÁC KHỐI CỦA RƠLE SỐ

Khối đầu vào : nhận tín hiệu từ rơle phía trƣớc, từ


các thiết bị đo lƣờng, ...Các đại lƣợng này đƣợc biến
đổi cho phu hợp với đầu văo của bộ phận biến đổi tín
hiệu tƣơng tự thănh hiệu số.
Khối vi xử lý: ghi nhớ nội dung các thông số,


chức năng, chƣơng trnh làm việc của rơle đƣợc đặt
vào ban đầu. Thực hiện tính toán logic, so sánh tín
hiệu đầu vào với nội dung đƣợc ghi nhớ. Khi kết quả
đạt đến ngƣỡng đê định sẽ phát tín hiệu cho đầu ra
rơle và hiển thị nội dung trên khối giao diện.


Khí cụ điện hạ áp: 401030 58
CÁC KHỐI CỦA RƠLE SỐ
Khối đầu ra: Chuyển tín hiệu phát ra của rơle đến các
thiết bị nối phía sau của rơle. Khối này thường là các phần tử
logic đóng ngắt mạch bằng transistor hoặc rơle điện từ công
suất bé.
Khối giao diện: là nơi và phương tiện để người và
rơle, thiết bị trao đổi thông tin, hiểu biết và làm việc.
Khối nguồn cung cấp: nhận nguồn cung cấp từ bên
ngoài, xoay chiều hoặc một chiều, biến đổi và ổn định thành
nguồn phù hợp cung cấp cho các khối của rơle hoạt động.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 59
Phân loại Rơ le 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)




Khí cụ điện hạ áp: 401030 60
Nhận xét
Về mặt kinh tế, rơle bảo vệ lă thiết bị tự động ha được dng


trong hệ thống điện với mục đích phng ngừa, ngăn chặn
câc thiệt hại kinh tế c 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 ph cho hệ thống bảo vệ rơle.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 61
Nhận xét
Hiện nay câc thiết bị bảo vệ năy c vai tr khng thể thay thế


trong quâ trnh vận hănh hệ thống điện.
Với chi ph 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 c thể được đảm bảo rằng thiệt hại
ni trín sẽ khng xảy ra




Khí cụ điện hạ áp: 401030 62
Nhận xét
 Để thỏa mãn được các đòi hỏi đó, rơle bảo vệ phải đáp
ứng được các yêu cầu ngày càng khắt khe hơn về độ tin cậy
làm việc như : tính chọn lọc, tốc độ thao tác, độ nhạy và tính
đảm bảo.
 Vì suất sự cố của đối tượng bảo vệ thường tương đối
nhỏ nên các rơle phải ở trong tình trạng sẵn sàng làm việc
trong nhiều năm để thực hiện thao tác bảo vệ khi sự cố xảy
ra cho nên việc duy trì độ tin cậy ở mức cao sẽ đòi hỏi các
chi phí bổ sung thường xuyên




Khí cụ điện hạ áp: 401030 63
Nhận xét
Rơle điện cơ mặc dầu đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu ít hơn,

song khả năng chịu được môi trường kém (dễ bị trôi
tham số, các bộ phận phần động hay bị kẹt, ...) chi phí
vận hành lớn và hàng loạt các nhược điểm khác, nên xu
hướng thay thế dần và hàng loạt các nhược điểm khác,
nên xu hướng thay thế dần bởi các rơle hiện đại hơn,
nhất là trong các lưới được đầu tư xây dựng mới.




Khí cụ điện hạ áp: 401030 64
Rơ le số




Khí cụ điện hạ áp: 401030 65
Rơ le số


Plant
Monitoring &
Control Measurements

Comprehensive
Post fault
Protection
analysis

Self-Diagnostics
Communications
&
Commissioning

Khí cụ điện hạ áp: 401030 66
Rơ le số




RS485


LFZP141




Khí cụ điện hạ áp: 401030 67
Rơ le số




Khí cụ điện hạ áp: 401030 68
Rơ le số




HiÖn ®¹i
Trùc quan
§iÒu khiÓn dÔ dµng
Khí cụ điện hạ áp: 401030 69
Rơ le số




§¬n gi¶n
Gän nhÑ
ThuËn tiÖn söa ch÷a
Khí cụ điện hạ áp: 401030 70
Rơ le số




Khí cụ điện hạ áp: 401030 71
Rơ le số




§Æt t¹i ng¨n lé
TiÕt kiÖm c¸p
Khí cụ điện hạ áp: 401030 72
Rơ le số




Khí cụ điện hạ áp: 401030 73
Rơ le số




Gi¶m ®Õn 80% l-îng c¸p

DÔ dµng ph¸t hiÖn sù cè


Khí cụ điện hạ áp: 401030 74
Câu hỏi - Bài tập


CH1: Các nguyên lý hoạt động của các loại rơle ?


CH2: Các bộ phận của rơle ?


CH3: Các thông số của rơle trung gian ?


CH4: Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của các loại

timer ?




Khí cụ điện hạ áp: 401030 75
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản