Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Chương 5: Các phần tử khống chế tự động truyền động điện (3 tiết)

n. 
Hình 5.14 - Bộ khống chế hình trống: a) Cấu tạo; b) Sơ đồ tiếp điểm. 
a) 
b) 
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 73 
Bộ khống chế hình trống có kết cấu cồng kềnh, phức tạp và chương trình đóng-ngắt 
tiếp điểm không thay đổi được. Bộ khống chế hình cam khắc phục được một phần nhược 
điểm trên. 
Hình 5.15 cho kết cấu của một bộ khống chế hình cam. Bộ khống chế hình cam là một 
chồng các đĩa cam 3 có cùng một trục quay vuông 4. Các đĩa cam có các biên dạng cam khác 
nhau tuỳ theo chương trình đóng-cắt. Khi quay trục 4, đĩa cam 3 tiếp xúc với bánh lăn 6. Bánh 
lăn 6 luôn tỳ sát vào đĩa cam 3 nhờ lực ép của lò xo 5 thông qua cần 7 có trục quay 8. Ở phần 
khuyết của cam 3 thì tiếp điểm động 2 tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh 1 và mạch ab được nối 
thông. Ở phần lồi của cam 3 thì bánh lăn 6 bị đẩy sang phải, nén lò xo 5 và hai tiếp điểm 1, 2 
rời xa nhau. Mạch ab bị cắt. 
Bộ khống chế hình cam có tần số đóng cắt lớn (vài ngàn lần/giờ) hơn bộ khống chế 
hình trống (vài trăm lần/giờ) và thao tác dứt khoát hơn bộ khống chế hình trống do lực tiếp 
xúc khỏe hơn. 
Lựa chọn một bộ khống chế phải căn cứ vào điện áp định mức của mạch thao tác và 
quan trọng hơn là dòng điện cho phép đi qua các tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và ngắn 
hạn lặp lại (liên quan đến tần số đóng-cắt/giờ). 
Trị số dòng điện của tiếp điểm bộ khống chế động lực thường được chọn với hệ số dự 
trữ là 1,2 đối với dòng điện một chiều: 
I = 31021
U
P
., , (A) 
và là 1,3 đối với dòng xoay chiều: 
I = 310
3
31
U
P
., , (A) 
Trong đó P là công suất động cơ điện (kW), U là điện áp định mức nguồn cung cấp. 
5.2.5 Công tắc tơ 
Côngtắctơ là khí cụ điện điều khiển từ xa dùng để đóng-cắt các mạch điện động lực ở 
điện áp tới 500V và các dòng điện tới vài trăm, vài nghìn ampe. 
Tuỳ theo dòng điện sử dụng, côngtắctơ chia ra loại một chiều và loại xoay chiều. 
Phần tử chính của một côngtắctơ là cuộn hút điện từ K và hệ thống các tiếp điểm. Khi 
cuộn K không có điện, lò xo kéo cần C mở các tiếp điểm động lực (tiếp điểm chính) a, b, c và 
tiếp điểm phụ 1, đóng tiếp điểm phụ 2. Các tiếp điểm 1, a, b, c gọi là tiếp điểm thường mở. 
Tiếp điểm 2 gọi là tiếp điểm thường đóng. 
Hình 5.15 - Bộ khống chế 
hình cam. 
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 74 
Khi cấp điện cho cuộn K, miếng sắt Fe bị hút, kéo căng lò xo LX và cần C sẽ đóng các 
tiếp điểm a, b, c, 1 và mở tiếp điểm 2. 
Tuỳ theo mục đích sử dụng mà các tiếp điểm được nối vào mạch lực hay mạch điều 
khiển một cách thích hợp. 
5.3 Rơle 
 Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng-cắt mạch điều khiển, hoặc mạch bảo vệ, 
để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một quá trình 
công nghệ. 
Rơle có rất nhiều loại với các nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau. Các rơle 
được phân loại theo nhiều cách sau: 
- Theo nguyên lý làm việc có: rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện động, rơle cảm ứng, 
rơle nhiệt, rơle quang, rơle điện tử... 
- Theo đại lượng điện đầu vào có: rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle công suất, rơle tổng 
trở, rơle tần số, rơle lệch pha... 
- Theo dòng điện có: rơle một chiều, rơle xoay chiều. 
- Theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành có: rơle tiếp điểm và rơle không tiếp 
điểm. 
- Theo trị số và chiều đại lượng đầu vào có: rơle cực đại, rơle cực tiểu, rơle sai lệch, rơle 
hướng... 
- Theo cách mắc cơ cấu thu (như cuộn hút trong rơle điện từ) vào mạch, rơle được chia 
ra: rơle sơ cấp (cơ cấu thu nối thẳng vào mạch) và rơle thứ cấp (cơ cấu thu nối vào mạch qua 
biến áp, biến dòng hay điện trở). 
5.3.1 Rơle điện từ 
Rơle điện từ là loại rơle đơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất. Rơle làm việc dựa trên 
nguyên lý điện từ và về kết cấu, nó tương tự như côngtắctơ nhưng chỉ đóng-cắt mạch điện 
điều khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực. 
Hình 5.16 - Nguyên lý cấu tạo của một côngtắctơ. 
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 75 
Hình 5.17a trình bày nguyên lý kết cấu một rơle điện từ một chiều kiểu bản lề. Cuộn 
nam châm điện 1 quấn quanh lõi sắt 2. Hai đầu dây cuộn 1 nối ra 2 chấu cắm 8. Nắp từ động 3 
được lò xo 4 kéo bật lên để tiếp điểm động 5 (tiếp điểm chung COM) tỳ vào tiếp điểm tĩnh 6 
thành tiếp điểm thường kín NC, còn tiếp điểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp điểm thường mở NO). 
Khi cuộn điện từ được cấp điện, nó sẽ hút nắp từ động và tiếp điểm NO được nối với tiếp 
điểm COM, tiếp điểm NC bị ngắt khỏi tiếp điểm COM. 
Hình 5.17b là nguyên lý làm việc của một rơle điện từ dạng piston với tiếp điểm động 
dạng bắc cầu 2. Cuộn hút rơle 1 là xoay chiều. 
Qua cách làm việc của rơle điện từ, ta có thể thấy một rơle có 3 phần chính: cơ cấu thu, 
cơ cấu trung gian và cơ cấu chấp hành. 
- Cuộn hút điện từ là cơ cấu thu vì nó tiếp nhận tín hiệu đầu vào (dòng điện, điện áp) và 
khi đạt một giá trị xác định nào đó thì rơle tác động. 
- Mạch từ là cơ cấu trung gian vì nó giúp tạo lực hút của cuộn nam châm (cuộn điện 
từ). Khi cuộn dây 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 tiếp điểm là cơ cấu chấp hành vì nó truyền tín hiệu cho mạch điều khiển. 
Quan hệ giữa đầu vào và đầu ra: Khi tín hiệu đầu vào là X (điện áp, dòng điện) đạt tới 
một giá trị tác động X = X2 = Xtđ (tác động ≡ hút) thì rơle hút vì lực điện từ thắng lực lò xo và 
đại lượng đầu ra y (điện áp, dòng điện tăng đột biến từ Y1 lên Y2 do tiếp điểm cơ cấu chấp 
hành đóng. Sau đó, có tăng lượng vào X > X2 thì Y2 vẫn giữ nguyên. Khi giảm tín hiệu vào 
đến X = Xtđ thì rơle vẫn hút do lực từ vẫn lớn hơn lực lò xo. Tới một giá trị X1 = Xnhả < Xtđ thì 
lực lò xo phản hồi thắng lực hút điện từ, cuộn hút rơle nhả, mở tiếp điểm để cẳt mạch. Tín 
hiệu ra giảm từ Y2 về Y1. Sau đó X tiếp tục giảm X < X1 thì Y vẫn giữ giá trị không đổi là Y1. 
Hình 5.17 - Nguyên lý kết cấu của rơle điện từ. a) b)
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 76 
0 X
Y
Y2
Y1
X = X1 nh X = X2 t® 
Hệ số nhả của rơle là tỷ số: 
knh = 
td
nh
X
X 
Đối với rơle cực đại: knh < 1 
Rơle cực tiểu: knh > 1 
Rơle làm việc càng chính xác khi: knh → 1 
Tỷ số giữa công suất điều khiển Pđk của rơle (công suất của mạch mà tiếp điểm rơle 
đóng-cắt) và công suất tác động Ptđ (công suất cần cấp cho cuộn điện từ để nó hút) gọi là hệ số 
điều khiển (hay hệ số khuếch đại). 
kđk = 
td
dk
P
P 
Hệ số kđk càng lớn thì rơle càng nhạy. 
Các loại rơle khác nhau thì có các hệ số knh, kđk khác nhau. 
Thời gian kể từ lúc đầu vào của rơle được cấp tín hiệu cho đến lúc cơ cấu chấp hành tác 
động gọi là thời gian tác động ttđ. Với rơle điện từ, đó là thời gian tính từ lúc cuộn hút được 
cấp điện cho đến khi tiếp điểm thường mở đóng lại hoàn toàn hoặc tiếp điểm thường đóng mở 
ra hoàn toàn. 
Tùy theo thời gian tác động ttđ (còn gọi là thời gian trễ) mà rơle được chia ra: 
- Rơle không quán tính: ttđ < 1ms 
- Rơle tác động nhanh: ttđ ~ (1 ÷100)ms 
- Rơle thời gian: ttđ > 100ms 
5.3.2 Rơle trung gian 
Nhiệm vụ chính của rơle trung gian là khuếch đại các tín hiệu điều khiển. Nó thường 
nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Rơle trung gian thường là rơle điện từ. 
Hình ...là kết cấu của một rơle trung gian. Nguyên lý làm việc của rơle trung gian 
tương tự như rơle điện từ nhưng không có sự điều chỉnh điện áp tác động. Rơle trung gian 
phải tác động tốt khi được đặt vào điện áp định mức trong phạm vi sai lệch ∆U = ±15%Uđm. 
Hình 5.18 - Đặc tính 
quan hệ vào-ra của rơle. 
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 77 
Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp điểm chuyển 
đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác. 
Rơle trung gian có sự phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp điểm. 
5.3.3 Rơle dòng điện và rơle điện áp 
a) Rơle dòng điện dùng bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá hay giảm 
dưới một trị số nào đó đã được chỉnh định trong rơle. 
Cấu tạo của một rơle dòng điện được trình bày trên hình 5.20. Mạch từ 1 được quấn 
cuộn dây dòng điện 2 có nhiều đầu ra. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây 2, từ trường sẽ tác 
dụng một từ lực lên nắp từ động làm bằng miếng sắt hình chữ Z. Nếu dòng điện vượt quá giá 
trị chỉnh định thì từ lực đủ lớn thắng lực cản lò xo 4, hút nắp từ động chữ Z quay và đóng 
(hoặc mở) hệ tiếp điểm. 
Rơle dòng điện loại này thường dùng để bảo vệ dòng điện cực đại. Cuộn dây rơle dòng 
điện mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ. 
b) Rơle điện áp dùng để bảo vệ các thiết bị điện khi điện áp đặt vào thiết bị điện tăng 
quá hoặc giảm quá mức quy định. 
Nguyên lý cấu tạo của rơle điện áp tương tự như rơle dòng điện. Chỉ khác nhau là cuộn 
dây dòng điện ít vòng, thiết diện to trong rơle dòng điện được thay bằng cuộn dây điện áp 
nhiều vòng, thiết diện dây nhỏ. 
Hình 5.19 - Dạng chung của 
một kiểu rơle trung gian. 
Hình 5.20 - Nguyên lý cấu tạo 
và làm việc của rơle dòng điện 
cực đại. 
Bộ môn TĐ-ĐL, Khoa Điện 78 
Cuộn điện áp được mắc song song với mạch cần bảo vệ. 
Rơle điện áp được chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ: 
- Rơle điện áp cực đại: Nắp từ động không quay ở điện áp bình thường, khi điện áp 
tăng quá mức, lực từ thắng lực cản lò xo và nắp từ động sẽ quay, rơle tác động. 
- Rơle điện áp cực tiểu: Nắp từ động không quay ở điện áp bình thường. Khi điện áp 
giảm quá mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ động sẽ quay ngược và rơle tác động. 
5.3.4 Rơle thời gian 
Rơle thời gian là loại rơle tạo trễ đầu ra nghĩa là khi đầu vào có tín hiệu điều khiển thì 
sau một thời gian nào đó đầu ra mới tác động (tiếp điểm rơle mới đóng hoặc mở). 
Thời gian trễ có thể từ vài phần giây đến hàng giờ hoặc hơn nữa. 
Rơle thời gian có nhiều loại, nhiều kiểu khác nhau dùng cả ở mạch một chiều lẫn xoay 
chiều. 
- Rơle thời gian kiểu điện từ: Dùng ở mạch một chiều và thường để duy trì thời gian nhả 
chậm nắp từ động tới 3s. 
- Rơle thời gian kiểu thủy lực: Dùng cho cả cuộn hút một chiều và xoay chiều. 
Hình 5.21 - Rơle thời gian kiểu 
điện từ. 
Hình 5.22 - Rơle thời gian kiểu 
thủy lực.