PHẦN II KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP
RƠLE
Khái niệm chung
• Rơle là các KCĐ tự động mà đặc tính ‘vào-ra’ có tính chất như sau: tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp (đột ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị nhất định
• Tự động điều khiển • Truyền động điện • Bảo vệ • Thông tin liên lạc
• Được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực
Modified by Hoang Anh 5
• Đại lượng cần cho rơle hoạt động bằng các đại lượng tác dụng
Khái niệm chung
Modified by Hoang Anh 6
Đặc tính và tham số (1)
• Đường biểu diễn quan hệ ra(vào) --> đặc tính của rơle • Đại lượng tác động ảnh hưởng đến giá trị đầu ra thay đổi • Giá trị tác động Xtd (Y = 0:Ymax) • Giá trị nhả Xnh (Y= Ymax:0) • Giá trị làm việc Xlv (t > ttd X = Xlv)
Modified by Hoang Anh 7
Đặc tính và tham số (2)
• Hệ số dự trữ Kdt • Kdt = Xlv/Xtd
• Hệ số nhả Knh - hệ số trở về • Quan hệ giữa Knh = Xnh/Xtd
• Kđk= Pdk/Ptd • Pdk – Công suất cực đại trên mạch bị điều khiển • Ptd – Công suất cấp cho rơle để nó tác động
Modified by Hoang Anh 8
• Hệ số điều khiển Kdk
Đặc tính và tham số (3)
• Có tín hiệu vào đến lúc tín hiệu ra đạt cực đại • Phụ thuộc kết cấu, thông số đầu vào, Kdt • Không quán tính, tác động nhanh, chậm, có thời gian
Modified by Hoang Anh 9
• Thời gian tác động ttđ
Đặc tính và tham số (4)
• Đầu ra đạt cực đại đến khi đầu ra về cực tiểu hoặc 0
• Thời gian nhả tn (thời gian ngắt)
• Hết đầu vào đến khi tín hiệu ra đạt cực tiểu hoặc 0 • Phụ thuộc kết cấu, thông số đầu vào, Kdt • Hình vẽ đặc tính (trang 203)
• Thời gian làm việc tlv
• Thời gian từ lúc đầu ra về mức thấp đến khi bắt đầu có tín
hiệu vào
Modified by Hoang Anh 10
• Thời gian nghỉ tng
Đặc tính và tham số (5)
• Tần số thao tác – là số chu kỳ tác động-nhả của rơle
trong một đơn vị thời gian : f=1/sum(ti) •
•
•
•
ttd – thời gian tác động tlv – thời gian làm việc tnh – thời gian nhả tng – thời gian nghỉ
Modified by Hoang Anh 11
Cấu trúc chung một rơle
• Phần thu : tiếp nhận các đại lượng đầu vào và biến đổi thành các đại lượng vật lý cần thiết cho sự hoạt động của rơle
• Phần trung gian : • Xử lý tín hiệu • Lọc nhiễu, bù nhiễu • So sánh với mẫu chuẩn
• Phát tín hiệu cho các phần nối với đầu ra của rơle
Modified by Hoang Anh 12
• Phần chấp hành :
Cấu trúc chung một rơle
• Đầu vào x được hiểu là các tín hiệu điện, nhiệt, cơ,
các giá trị đặt trước,… Đầu ra y thường là ứng với sự thay đổi trạng thái của các tiếp điểm
Cấu trúc chung một rơle – Minh họa
• Phần chấp hành
• Phần trung gian
Modified by Hoang Anh 14
• Phần thu
Phân loại rơle (1)
• Rơle điện từ : dòng điện --> từ trường --> tác động lên phần
ứng làm bằng vật liệu sắt từ.
• Rơle từ điện : từ trường nam châm vĩnh cửu tác động dây
dẫn mang điện làm dịch chuyển cuộn dây
• Rơle phân cực (cực tính): giống rơle điện từ nhưng có thêm
sự tham gia của nam châm vĩnh cửu
• Rơle điện động : tác động dựa trên sự tương hỗ giữa các
dòng điện với nhau.
• Rơle cảm ứng : cuộn dây đứng yên mang dòng --> từ trường
--> tác động lên phần ứng.
• Rơ le nhiệt
Modified by Hoang Anh 15
• Theo nguyên lý hoạt động :
Phân loại rơle (2)
cách thay đổi nhảy cấp các đại lượng điều khiển.
• Theo phần chấp hành • Rơle có tiếp điểm • Rơle không có tiếp điểm (solid state relay), tác động bằng
• Rơle dòng điện, rơ le điện áp, hướng công suất, góc pha,
tổng trở, các thành phần đối xứng, tần số, thời gian • Rơ le cực đại, cực tiểu, so lệch, có hướng, vô hướng
• Theo tính chất đại lượng đầu vào :
• Bảo vệ • Điều khiển • Thông tin
Modified by Hoang Anh 16
• Theo mục đích
Các yêu cầu đối với rơle nói chung
• Tác động đúng với phần tử bị sự cố • Không tác động với phần tử bình thường, không vượt cấp,
không tác động sai
• Độ bền điện, điện động, cơ, nhiệt • Bảo vệ chọn lọc
• Hạn chế tác hại do sự cố gây nên • Độ nhạy cao và làm việc tin cậy
• Độ nhạy cao, hệ số dự phòng không cần lớn
• Tác động nhanh
Modified by Hoang Anh 17
• Tính kinh tế: Phải dung hoà ở mức tốt nhất các yêu cầu về bảo vệ và giá cả trong quá trình lựa chọn các thiết bị riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động trong hệ thống điện.
Rơle điện từ
Modified by Hoang Anh 18
• Cấu tạo đơn giản • Tuổi thọ cao • Làm việc tin cậy • Thời gian tác động : 1÷10ms
Rơle trung gian
• Rơ le trung gian là một khí cụ điện dùng để khuếch
đại gián tiếp các tín hiệu tác động trong các mạch
điều khiển hay bảo vệ...
• Số lượng tiếp điểm lớn 4:6
• Trung gian hoặc cách ly giữa các phần mang điện áp
khác nhau (điều khiển – chấp hành)
• Ký hiệu tiếp điểm thường đóng – thường mở NC-NO
Modified by Hoang Anh 19
• Ký hiệu cuộn dây và đầu nối
Rơle trung gian-Các ký hiệu
Modified by Hoang Anh 20
Hình ảnh của Rơ le
Modified by Hoang Anh 21
Hình ảnh của Rơ le
Modified by Hoang Anh 22
Hình ảnh của Rơ le
Hình ảnh của Rơ le
Rơle trung gian – Tham số chủ yếu
• 5V; 12V; 24V; 48 V; 110V; 220V • Mạch từ làm từ thép nguyên khối
• DC
• 100V; 110V; 127V; 220V; 380V - 50 Hz • Mạch từ dạng tấm ghép – có vòng ngắn mạch
chống rung
Modified by Hoang Anh 25
• AC
Rơle thời gian - timer
• Rơ le thời gian là một khí cụ tạo ra sự trì hoãn trong các hệ thống tự động. Việc duy trì một thời gian cần thiết khi truyền tín hiệu từ rơ le này đến một rơ le khác là một yêu cầu cần thiết trong các hệ thống tự động điều khiển.
• Rơ le thời gian trong các hệ thống bảo vệ tự động
thường được dùng để duy trì thời gian quá tải, thiếu áp... trong giới hạn thời gian cho phép.
Modified by Hoang Anh 26
Rơle thời gian - timer
• Đối với rơ le thời gian xoay chiều thường là sự hợp bộ của rơ le dòng điện, rơ le điện áp hoặc rơ le trung gian (nhiều nhất là rơ le trung gian) với một cơ cấu thời gian. Các cơ cấu thời gian này có thể là cơ cấu cơ khí, cơ cấu khí nén, cơ cấu lò xo kiểu đồng hồ. Ngày nay, cơ cấu thời gian là một Board mạch điện tử khá phức tạp.
Modified by Hoang Anh 27
• Đối với rơ le thời gian một chiều, thường dùng theo nguyên lý cảm ứng điện từ để tạo cơ cấu duy trì thời gian. Thường nhất là cơ cấu ống đồng để chống lại sự suy giảm của từ thông trong mạch từ theo định luật cảm ứng điện từ.
•
Rơ le thơi gian: sử dụng để khởi động động cơ
Thiết kế mạch điều khiển động cơ KĐB 3 pha quay thuận 5 phút, nghỉ 30s, sau đó quay ngược 5 phút.
Rơle dòng điện
• Kiểu điện từ • Đại lượng vào : dòng tải • Cuộn dây của rơle được mắc nối tiếp • Sử dụng trong bảo vệ (quá tải, ngắn mạch ..) hoặc
điều khiển (khởi động, mở máy..)
Modified by Hoang Anh 31
Rơle điện áp
Modified by Hoang Anh 32
• Được sử dụng trong các sơ đồ bảo vệ và tự động với mục đích làm phần tử có phản ứng với sự xuất hiện hoặc sự tăng giảm điện áp trong mạch • Rơle điện áp cực đại một chiều • Rơle điện áp cực đại xoay chiều • Rơle điện áp cực tiểu • Rơle kiểm tra đồng bộ
Rơle nhiệt
Modified by Hoang Anh 33
• Bảo vệ quá tải cho phụ tải (động cơ, máy điện) • Đặc tính cơ bản = f(dòng điện, thời gian)
Ứng dụng rơ le
•
Rơ le nhiệt: sử dụng để bảo vệ quá tải động cơ
Một số loại rơle điện từ khác
Modified by Hoang Anh 35
• Rơle cảm ứng • Rơle công suất • Rơle tần số • Rơle tổng trở • Rơle thời gian
Rơle số - Giới thiệu chung
• Rơle kỹ thuật số (gọi tắt là rơle số ) làm việc trên
nguyên tắc đo lường số. Các đại lượng đo lường như dòng điện và điện áp nhận được từ phía thứ cấp của máy biến dòng điện (TI), và máy biến điện áp (TU) được số hoá. Các số liệu này được một hoặc nhiều bộ vi xử lý tính toán và ra các quyết định theo một chương trình cài đặt sẵn trong rơle. Có thể hiểu một hợp bộ bảo vệ rơle số là một chiếc máy tính với đầy đủ cấu trúc và làm việc trên thời gian thực.
Modified by Hoang Anh 36
Nguyên lý làm việc và cấu tạo của rơle số
Modified by Hoang Anh 37
Cấu tạo rơ le
•
Rơ le kỹ thuật số
Rơle điều khiển
Modified by Hoang Anh 39
• Tên khác : RID hoặc TRON • Có chức năng như rơ le trung gian • Kích thước bé, số lần đóng cắt lớn, hệ số nhả cao • Thời gian tác động bé : 0.4 – 2 m • Dòng qua rơ le tương đối lớn 2 – 6A • Độ bền cơ : 105 lần đóng ngắt • Độ bền điện : 104 lần đóng ngắt
