Điện, điện tử - Chương 2: Kỹ thuật chế tạo rơle

2.1 Sử dụng nguyên tắc điện từ 2.2 Sử dụng nguyên tắc cảm ứng2.3 Sử dụng linh kiện bán dẫn, vi mạch 2.4 Sử dụng kỹ thuật vi xử lý*3.1 Rơle điện từ3.2 Rơle trung gian điện từ3.3 Rơle trung gian tác động chậm3.4 Rơle tín hiệu3.5 Rơle thời gian3.6 Rơle cảm ứng3.7 Rơle công suất3.8 Rơle tổng trở*3.1.1 Cấu tạo3.1.2 Nguyên lý làm việc3.1.3 Đặc tính 3.1.4 Ứng dụng*Gồm có:Lõi sắt 1 làm khung sườn va mạch tĩnhPhần động 2 và là giá mang tiếp điểm 5Lò xo 3 kéo phần động 2 luôn cho tiếp điểm 5 hởCuộn dây 4 tạo từ thôngHình vẽ minh họa:*12345Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây 4 sẽ sinh ra sức từ động và từ thông Φ chạy trong lõi sắt 1 và 2Từ thông Φ sinh ra lực hút Vì lõi sắt không bảo hòa nên Như vậy ta có: Nếu thì 2 sẽ bị hút vào 1 dẫn đến tiếp điểm 5 đóng lại, gọi rơle tác động*12345Đường đặc tính hút nhảRơle đang ở vị trí hở. Cho tăng dần từ 0 đến thời điểm nào đó thì rơle tác động. Còn khi thì rơle không tác động. Rơle đang ở vị trí đóng. Cho giảm dần về 0 đến thời điểm nào đó thì rơle nhả ra. Nhận xét: dòng điện trở về để rơle nhả ra luôn bé hơn dòng điện để rơle hút.*12345 Đóng cắt mạng điện 3.1.4.1 Rơle dòng điện3.1.4.2 Rơle kém điện áp*Rơle dòng điện: cuộn dây có nhiều vòng dây và dây dẫn có tiết diện lớn, cuộn dây cần có điện áp bé.Trạng thái bình thường tiếp điểm nhả. Khi rơle đang nhả, dòng IR nhỏ nhất làm rơle hút gọi là dòng điện khởi động Ikđ Khi rơle đang hút, dòng IR lớn nhất làm rơle nhả gọi là dòng điện trở về Itv Hệ số trở về: *Rơle điện áp: cuộn dây có nhiều vòng dây và dây dẫn có tiết diện nhỏ, cuộn dây cần có điện áp lớn.Trạng thái bình thường tiếp điểm hút. Khi rơle đang hút, điện áp UR lớn nhất làm rơle nhả gọi là điện áp khởi động Ukđ Khi rơle đang nhả, dòng UR nhỏ nhất làm rơle hút gọi là điện áp trở về Utv Hệ số trở về: **3.2.1 Cấu tạo3.2.2 Nguyên lý làm việc3.2.3 Đường đặc tính 3.2.4 Ứng dụngGiống như rơle điện từ, nhưng rơle trung gian điện từ có kích thước lớn hơn. Nó có nhiều tiếp điểm thường đóng (NC) thường mở (NO) và tiếp điểm có kích thước lớn hơn. *Giống như rơle điện từ Rơle trung gian điện từ phải đảm bảo tác động ngay cả khi điện áp giảm xuống 15 đến 20 %Rơle điện từ có Ukđ = (0.6 đến 0.7).Uđm*Giống như rơle điện từRơle trung gian điện từ không có yêu cầu về hệ số trở về KV , nhưng cần phải tác động nhanh (0.01 đến 0.02 giây).**Dùng đóng cắt mạch có dòng điện lớnDo có nhiều tiếp điểm nên dùng đóng cắt nhiều mạchVì vậy, rơle trung gian điện từ có khả năng đóng cắt đồng thời nhiều mạch và đóng cắt dòng điện lớn.*3.3.1 Cấu tạo3.3.2 Nguyên lý làm việcLõi sắt 1 rơle trung gian tác động chậm được lồng vào trong một ống đồng. Ống đồng 2 này có tác dụng như 1 vòng ngắn mạch (làm chậm sự thay đổi từ thông trong lõi sắt).Dây dẫn 3 quấn ngoài ống đồng.*123Khi rơle đang nhả, khe hở không khí lớn, từ dẫn không khí nhỏ, hằng số thời gian T nhỏ nên rơle đóng không chậm.Khi rơle đang hút, khe hở không khí nhỏ, từ dẫn không khí lớn, hằng số thời gian T lớn nên rơle nhả chậm.**3.4.1 Cấu tạo3.4.2 Nguyên lý làm việc 3.4.3 Ứng dụngLõi sắt 1 làm khung sườn và là phần tĩnhCuộn dây quấn 2 trên lõi sắtPhần động giá 3 (lõi sắt) trên đó có khớp giữTấm thẻ 4Lò xo 5 kéo phần động làm cho nó hở lúc bình thường*12354 *Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây sẽ sinh ra sức từ động và từ thông Φ chạy trong lõi sắt 1 và 3Từ thông Φ sinh ra lực hút Vì lõi sắt không bảo hòa nên Như vậy ta có: Nếu thì 3 sẽ bị hút vào 1 dẫn đến tiếp điểm 5 đóng lại, gọi rơle tác độngLúc này tấm thẻ rơi xuống. Khi rơle nhả ra thì tấm thẻ vẫn ở dưới. Do đó, ta muốn reset thì ta phải nâng tấm thẻ lên.12354*Công dụng để báo động và lưu lại dấu tích đã tác động*3.5.1 Cấu tạo3.5.2 Nguyên lý làm việc3.5.3 Đường đặc tính 3.5.4 Ứng dụngRơle thời gian có phần động liên kết với một bộ đếm đồng hồ. Thời gian chậm nhanh là do bộ đếm này.* *Khi có điện vào cuộn dây, các tiếp điểm không tác động ngay mà phải sau khoảng thời gian t mới tác động. Thời gian t có thể điều chỉnh được.Rơle thời gian phải có độ chính xác cao Δt = ± 0.1, điện áp giảm 0.8Uđm vẫn làm việc bình thường. Phải trở về nhanh để sẳn sàng tác động lần sau.**Công dụng đóng cắt chậm tiếp điểm *3.6.1 Cấu tạo3.1.2 Nguyên lý làm việc3.1.3 Đường đặc tính 3.1.4 Ứng dụngGồm mạch từ có khe hở không khí và đĩa nhôm đặt tại khe hở không khí. Trên đĩa nhôm có tiếp điểm và lò xo. Trên mạch từ có quấn cuộn dâyCó nam châm hình chữ U để đĩa nhôm không bị dao động và có nhiệm vụ làm cho địa nhôm quay chậm lại* Khi có điện IR vào cuộn dây sẽ tạo ra từ thông ΦR . Từ thông ΦR tách ta thành ΦR1 và ΦR2 . Từ thông ΦR1 xuyên qua vòng ngắn mạch, cảm ứng vòng ngắn mạch sinh ra sức điện động EN và dòng ngắn mạch IN . Dòng IN sinh ra từ thông ΦN .Tại khe hở không khí ta cóMoment điện từ tác động lên đĩa nhôm * Thời gian tác động của tiếp điểm rơle cảm ứng tùy thuộc vào khoảng hở tiếp điểm, lực kéo lò xo và dòng điện IR Vì khoảng hở tiếp điểm và lực kéo lò xo được chỉnh cố định nên thời gian tác động chỉ còn phụ thuộc vào IR Tuy nhiên, trên thực tế thì do lõi sắt bị bảo hòa nên khi I tăng mà Φ không tăng nên M cũng không tăng, thời gian tác động không giảm.Đồ thị đặc tính nằm ngang *Phần phụ thuộcPhần độc lậpThực tếLý thuyết*Dùng bảo vệ mạch điệnThông thường người ta đặt chung rơle điện từ và rơle cảm ứng chung với nhau, tiếp điểm của chúng được nối song song nhau. Cho nên đường cong đặc tính (rơle cảm ứng dùng để bảo vệ quá tải, rơle điện từ dùng để bảo vệ ngắn mạch): *3.7.1 Cấu tạo3.7.2 Nguyên lý làm việc3.7.3 Đường đặc tính 3.7.4 Ứng dụngGần giống như động cơ:Lõi sắt có cực từ hướng vào trongỞ giữa có 1 ống hình trụ bằng nhôm quay quanh 1 trục, trên trục có gắn tiếp điểm và lò xo.Trên lõi sắt có 2 bộ cuộn dây.*Đặt điện áp UR vào cuộn dây điện áp sẽ sinh ra dòng điện IU qua cuộn dây và sinh từ thông ΦUCho dòng IR qua cuộn dây dòng điện sẽ sinh ra từ thông ΦIKhi mạch từ chưa bảo hòa: UR tỷ lệ với IU, IU tỷ lệ với Φ U , IR tỷ lệ với Φ I,Moment làm quay ống nhôm: *φRψLà góc lệch ΦU và ΦILà góc lệch UR và IRLà góc lệch IU và UR*Momen quay cực đại khi Là hướng nhạy nhất của rơle công suấtNhớ lạiThông thường nênThông thường nênNM nhiều phaNM chạm đấtĐường đặc tính thời gian tác động của rơle công suất tương tự như đường đặc tính thời gian tác động rơle cảm ứngMột trong hai đại lượng UR hay IR đổi chiều thì ống nhôm quay đổi chiều.*Dùng cho hệ thống bảo vệ có định hướng công suất, mạng nhiều nguồn.Ví dụ:**3.8.1 Cấu tạo3.8.2 Nguyên lý làm việc3.8.3 Đường đặc tính 3.8.4 Ứng dụngThanh ngang bị lò xo kéo nên luôn luôn áp sát vật cản.Hình vẽ*123456 *Khi cho dòng điện IR vào cuộn dây dòng điện sẽ sinh ra moment điện hút thanh ngangĐặt điện áp áp U vào cuộn dây điện áp sẽ sinh ra moment điện hút thanh ngang123456 *Nếu bỏ qua lực lò xoKhi MU > MI rơle không tác độngKhi MU < MI rơle tác độngKhi MU=MI rơle khởi động:Khi ngắn mạch I tăng (IN), U giảm (UN): tổng trở lúc ngắn mạch 123456 *Sự tác động rơle:Nếu : rơle sẽ không tác độngNếu : rơle sẽ tác độngMuốn điều chỉnh phạm vi tác động của rơle ta phải điều chỉnh Zkđ . Ta thay đổi Zkđ bằng cách thay đổi số vòng dây cuộn dòng điện.123456Yêu cầu rơle tổng trở tác động nhanh, sai số khoảng 10%, hệ số trở về KV = 1.05 đến 10.15**Công dụng dùng bảo vệ mạng điện