Bài giảng Hệ thống truyền động điện - Chương V: Các phần tử khống chế tự động truyền động điện

và là 1,3 ñối với dòng xoay chiều: 
I = 310
3
31
U
P
., , (A) 
Trong ñó P là công suất ñộng cơ ñiện (kW), U là ñiện áp ñịnh mức nguồn cung cấp. 
5.2.5 Công tắc tơ 
Côngtắctơ là khí cụ ñiện ñiều khiển từ xa dùng ñể ñóng-cắt các mạch ñiện ñộng lực ở 
ñiện áp tới 500V và các dòng ñiện tới vài trăm, vài nghìn ampe. 
Tuỳ theo dòng ñiện sử dụng, côngtắctơ chia ra loại một chiều và loại xoay chiều. 
Phần tử chính của một côngtắctơ là cuộn hút ñiện từ K và hệ thống các tiếp ñiểm. Khi 
cuộn K không có ñiện, lò xo kéo cần C mở các tiếp ñiểm ñộng lực (tiếp ñiểm chính) a, b, c và 
tiếp ñiểm phụ 1, ñóng tiếp ñiểm phụ 2. Các tiếp ñiểm 1, a, b, c gọi là tiếp ñiểm thường mở. 
Tiếp ñiểm 2 gọi là tiếp ñiểm thường ñóng. 
Hình 5.15 - Bộ khống chế hình cam. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 90 
Khi cấp ñiện cho cuộn K, miếng sắt Fe bị hút, kéo căng lò xo LX và cần C sẽ ñóng các 
tiếp ñiểm a, b, c, 1 và mở tiếp ñiểm 2. 
Tuỳ theo mục ñích sử dụng mà các tiếp ñiểm ñược nối vào mạch lực hay mạch ñiều 
khiển một cách thích hợp. 
Một số loại Côngtăctơ của hãng Melin Gerin: 
 hoặc hoặc 
 ; ; 
5.3 Rơle 
 Rơle là loại khí cụ ñiện tự ñộng dùng ñể ñóng-cắt mạch ñiều khiển, hoặc mạch bảo vệ, 
ñể liên kết giữa các khối ñiều 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 
ñược phân loại theo nhiều cách sau: 
Hình 5.16 - Nguyên lý cấu tạo của một côngtắctơ. 
Loại một tiếp ñiểm và hai tiếp ñiểm 
Loại 4 tiếp ñiểm 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 91 
- Theo nguyên lý làm việc có: rơle ñiện từ, rơle từ ñiện, rơle ñiện ñộng, rơle cảm ứng, 
rơle nhiệt, rơle quang, rơle ñiện tử... 
- Theo ñại lượng ñiện ñầu vào có: rơle dòng ñiện, rơle ñiện áp, rơle công suất, rơle tổng 
trở, rơle tần số, rơle lệch pha... 
- Theo dòng ñiện có: rơle một chiều, rơle xoay chiều. 
- Theo nguyên lý tác ñộng của cơ cấu chấp hành có: rơle tiếp ñiểm và rơle không tiếp 
ñiểm. 
- Theo trị số và chiều ñại lượng ñầu vào có: rơle cực ñại, rơle cực tiểu, rơle sai lệch, rơle 
hướng... 
- Theo cách mắc cơ cấu thu (như cuộn hút trong rơle ñiện từ) vào mạch, rơle ñược 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 ñiện trở). 
5.3.1 Rơle ñiện từ 
Rơle ñiện từ là loại rơle ñơn giản nhất và dùng rộng rãi nhất. Rơle làm việc dựa trên 
nguyên lý ñiện từ và về kết cấu, nó tương tự như côngtắctơ nhưng chỉ ñóng-cắt mạch ñiện 
ñiều khiển, không trực tiếp dùng trong mạch lực. 
Hình 5.17a trình bày nguyên lý kết cấu một rơle ñiện từ một chiều kiểu bản lề. Cuộn 
nam châm ñiện 1 quấn quanh lõi sắt 2. Hai ñầu dây cuộn 1 nối ra 2 chấu cắm 8. Nắp từ ñộng 3 
ñược lò xo 4 kéo bật lên ñể tiếp ñiểm ñộng 5 (tiếp ñiểm chung COM) tỳ vào tiếp ñiểm tĩnh 6 
thành tiếp ñiểm thường kín NC, còn tiếp ñiểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp ñiểm thường mở NO). 
Khi cuộn ñiện từ ñược cấp ñiện, nó sẽ hút nắp từ ñộng và tiếp ñiểm NO ñược nối với tiếp 
ñiểm COM, tiếp ñiểm NC bị ngắt khỏi tiếp ñiểm COM. 
Hình 5.17b là nguyên lý làm việc của một rơle ñiện từ dạng piston với tiếp ñiểm ñộng 
dạng bắc cầu 2. Cuộn hút rơle 1 là xoay chiều. 
Qua cách làm việc của rơle ñiện 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 ñiện từ là cơ cấu thu vì nó tiếp nhận tín hiệu ñầu vào (dòng ñiện, ñiện áp) và 
khi ñạt một giá trị xác ñịnh nào ñó thì rơle tác ñộng. 
Hình 5.17 - Nguyên lý kết cấu của rơle ñiện từ. a) b) 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 92 
- Mạch từ là cơ cấu trung gian vì nó giúp tạo lực hút của cuộn nam châm (cuộn ñiện 
từ). Khi cuộn dây này có ñiện và so sánh với lực ñặt trước bởi lò xo phản hồi ñể hút và truyền 
kết quả tác ñộng tới cơ cấu chấp hành. 
- Hệ thống tiếp ñiểm là cơ cấu chấp hành vì nó truyền tín hiệu cho mạch ñiều khiển. 
Quan hệ giữa ñầu vào và ñầu ra: Khi tín hiệu ñầu vào là X (ñiện áp, dòng ñiện) ñạt tới 
một giá trị tác ñộng X = X2 = Xtñ (tác ñộng ≡ hút) thì rơle hút vì lực ñiện từ thắng lực lò xo và 
ñại lượng ñầu ra y (ñiện áp, dòng ñiện tăng ñột biến từ Y1 lên Y2 do tiếp ñiểm cơ cấu chấp 
hành ñóng. Sau ñó, có tăng lượng vào X > X2 thì Y2 vẫn giữ nguyên. Khi giảm tín hiệu vào 
ñến X = Xtñ thì rơle vẫn hút do lực từ vẫn lớn hơn lực lò xo. Tới một giá trị X1 = Xnhả < Xtñ thì 
lực lò xo phản hồi thắng lực hút ñiện từ, cuộn hút rơle nhả, mở tiếp ñiểm ñể cẳt mạch. Tín 
hiệu ra giảm từ Y2 về Y1. Sau ñó X tiếp tục giảm X < X1 thì Y vẫn giữ giá trị không ñổi là Y1. 
0 X
Y
Y
2
Y
1
X = X1 nh X = X2 t®
Hệ số nhả của rơle là tỷ số: 
knh = 
td
nh
X
X
ðối với rơle cực ñại: knh < 1 
Rơle cực tiểu: knh > 1 
Rơle làm việc càng chính xác khi: knh → 1 
Tỷ số giữa công suất ñiều khiển Pñk của rơle (công suất của mạch mà tiếp ñiểm rơle 
ñóng-cắt) và công suất tác ñộng Ptñ (công suất cần cấp cho cuộn ñiện từ ñể nó hút) gọi là hệ số 
ñiều khiển (hay hệ số khuếch ñại). 
kñk = 
td
dk
P
P
Hệ số kñk càng lớn thì rơle càng nhạy. 
Các loại rơle khác nhau thì có các hệ số knh, kñk khác nhau. 
Thời gian kể từ lúc ñầu vào của rơle ñược cấp tín hiệu cho ñến lúc cơ cấu chấp hành tác 
ñộng gọi là thời gian tác ñộng ttñ. Với rơle ñiện từ, ñó là thời gian tính từ lúc cuộn hút ñược 
cấp ñiện cho ñến khi tiếp ñiểm thường mở ñóng lại hoàn toàn hoặc tiếp ñiểm thường ñóng mở 
ra hoàn toàn. 
Tùy theo thời gian tác ñộng ttñ (còn gọi là thời gian trễ) mà rơle ñược chia ra: 
- Rơle không quán tính: ttñ < 1ms 
- Rơle tác ñộng nhanh: ttñ ~ (1 ÷100)ms 
Hình 5.18 - ðặc tính 
quan hệ vào-ra của rơle. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 93 
- Rơle thời gian: ttñ > 100ms 
5.3.2 Rơle trung gian 
Nhiệm vụ chính của rơle trung gian là khuếch ñại các tín hiệu ñiều khiển. Nó thường 
nằm ở vị trí giữa hai rơle khác nhau. Rơle trung gian thường là rơle ñiện từ. 
Hình 5.19 là kết cấu của một rơle trung gian. Nguyên lý làm việc của rơle trung gian 
tương tự như rơle ñiện từ nhưng không có sự ñiều chỉnh ñiện áp tác ñộng. Rơle trung gian 
phải tác ñộng tốt khi ñược ñặt vào ñiện áp ñịnh mức trong phạm vi sai lệch ∆U = ±15%Uñm. 
Số lượng tiếp ñiểm (tiếp ñiểm thường ñóng, tiếp ñiểm thường mở, tiếp ñiểm chuyển 
ñổi có cực ñộng chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các loại rơle khác. 
Rơle trung gian có sự phân cách về ñiện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch tiếp ñiểm. 
Hình vẽ dưới ñây là sơ ñồ tiếp ñiểm và hình của một số loại rơle. 
Hình 5.19 - Dạng chung của 
một kiểu rơle trung gian. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 94 
5.3.3 Rơle dòng ñiện và rơle ñiện áp 
a) Rơle dòng ñiện dùng bảo vệ mạch ñiện khi dòng ñiện trong mạch vượt quá hay giảm 
dưới một trị số nào ñó ñã ñược chỉnh ñịnh trong rơle. 
Cấu tạo của một rơle dòng ñiện ñược trình bày trên hình 5.20. Mạch từ 1 ñược quấn 
cuộn dây dòng ñiện 2 có nhiều ñầu ra. Khi có dòng ñiện chạy qua cuộn dây 2, từ trường sẽ tác 
dụng một từ lực lên nắp từ ñộng làm bằng miếng sắt hình chữ Z. Nếu dòng ñiện vượt quá giá 
trị chỉnh ñịnh thì từ lực ñủ lớn thắng lực cản lò xo 4, hút nắp từ ñộng chữ Z quay và ñóng 
(hoặc mở) hệ tiếp ñiểm. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 95 
Rơle dòng ñiện loại này thường dùng ñể bảo vệ dòng ñiện cực ñại. Cuộn dây rơle dòng 
ñiện mắc nối tiếp với mạch cần bảo vệ. 
b) Rơle ñiện áp dùng ñể bảo vệ các thiết bị ñiện khi ñiện áp ñặt vào thiết bị ñiện tăng 
quá hoặc giảm quá mức quy ñịnh. 
Nguyên lý cấu tạo của rơle ñiện áp tương tự như rơle dòng ñiện. Chỉ khác nhau là cuộn 
dây dòng ñiện ít vòng, thiết diện to trong rơle dòng ñiện ñược thay bằng cuộn dây ñiện áp 
nhiều vòng, thiết diện dây nhỏ. 
Cuộn ñiện áp ñược mắc song song với mạch cần bảo vệ. 
Rơle ñiện áp ñược chia ra 2 loại theo nhiệm vụ bảo vệ: 
- Rơle ñiện áp cực ñại: Nắp từ ñộng không quay ở ñiện áp bình thường, khi ñiện áp 
tăng quá mức, lực từ thắng lực cản lò xo và nắp từ ñộng sẽ quay, rơle tác ñộng. 
- Rơle ñiện áp cực tiểu: Nắp từ ñộng không quay ở ñiện áp bình thường. Khi ñiện áp 
giảm quá mức, lực lò xo thắng lực từ, nắp từ ñộng sẽ quay ngược và rơle tác ñộng. 
5.3.4 Rơle thời gian 
Rơle thời gian là loại rơle tạo trễ ñầu ra nghĩa là khi ñầu vào có tín hiệu ñiều khiển thì 
sau một thời gian nào ñó ñầu ra mới tác ñộng (tiếp ñiểm rơle mới ñóng hoặc mở). 
Thời gian trễ có thể từ vài phần giây ñến 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 ñiện từ: Dùng ở mạch một chiều và thường ñể duy trì thời gian nhả 
chậm nắp từ ñộng tới 3s. 
- Rơle thời gian kiểu thủy lực: Dùng cho cả cuộn hút một chiều và xoay chiều. 
Hình 5.20 - Nguyên lý cấu tạo 
và làm việc của rơle dòng ñiện 
cực ñại. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 96 
Một số loại rơle tạo thời gian trễ của hãng Schneider: 
 + Loại RTA: 
 + Loại RTB 
 + Loại RTC 
Hình 5.21 - Rơle thời gian kiểu 
ñiện từ. 
Hình 5.22 - Rơle thời gian kiểu 
thủy lực. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 97 
+ Loại RTH 
 + Loại RTL 
 + Loại RTMF 
Cách cài ñặt thời gian cho các loại rơle trên: 
 + ðối với các loại RTA, RTB, RTC và RTH: 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 98 
+ ðối với loại RTL 
+ ðối với loại RTMF 
 * Bộ ñóng ngắt hẹn giờ của hãng Schneider 
Ứng dụng hẹn giờ cho: 
 + Chuông báo. 
 + Chiếu sáng. 
 + Hệ thống nhiệt. 
 + Hệ thống thông gió. 
 + ðiều khiển truy cập (Access control): Các trình ñiều khiển truy cập có thể hạn chế 
thời gian truy cập hệ thống. Ví dụ người dùng có thể bị từ chối khi truy cập mạng vào ngoài 
giờ làm việc. Tính năng này dùng ñể ngăn cản người dùng truy cập hệ thống ở những vùng 
không thuộc trách nhiệm trong những giờ nghỉ, nơi mà họ có thể thực hiện các hành ñộng bất 
hợp pháp như tải xuống cơ sở dữ liệu của khách hàng và mang ra ngoài. 
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện 99 
Các bộ ñóng ngắt hẹn giờ kiểu số: 
Các bộ ñóng ngắt hẹn giờ kiểu cơ khí: