Giáo trình Khí cụ điện - Chương III: Rơle và cơ cấu điện từ chấp hành

 thì dòng điện thứ cấp của biến dòng 
điện BI chạy qua cuộn dây rơle tăng lên lớn hơn trị số dòng khởi động của bảo vệ đã đợc chỉnh 
định sẵn IR > Ikđbv làm cho lực điện từ rơle sinh ra lớn hơn lực cản lò xo phản kháng số 8, kéo lá
thép động số 2 quay đi một góc, làm cho trục 9 đa tiếp xúc động 4 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 3 
nối liền mạch cho rơle thời gian hoặc trung gian khởi động. 
- Cách chỉnh định : gạt cần chỉnh định số 5 để thay đổi sức căng lò xo 8 nhằm thay đổi moment 
cảm, tức là thay đổi đợc trị số dòng khởi động của rơle. Khi Mq > Mc thì rơle sẽ tác động. Hoặc 
cúng có thể thay đổi cách đấu nối hai nửa cuộn dây dòng điện (đấu song song hoặc nối tiếp). 
3.4. Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơle dòng điện kiểu so lệch : 
 ở các máy biến áp công suất từ 1000 KVA trở lên thờng đợc lắp đặt nhiều hình thức bảo 
vệ trong đó có 3 hình thức bảo vệ chính là : bảo vệ dòng điện cực đại, bảo vệ bằng rơle hơi, bảo 
vệ so lệch. Mỗi loại bảo vệ có chức năng và nhiệm vụ riêng. 
 Hình thức bảo vệ so lệch máy biến áp, có chức năng chủ yếu bảo vệ khi xảy ra ngắn mạch 
ở đầu ra của máy biên áp và hình thức bảo vệ dự trữ cho bảo vệ rơle hơi. Trong hình thức bảo vệ 
so lệch, ngời ta thờng sử dụng trong hai sơ đồ : tuần hoàn và sơ đồ cân bằng áp. Loại rơle dòng 
điện kiểu so lệch đặt trong sơ đồ bảo vệ so lệch tuần hoàn có cấu tạo nh hình vẽ : rơle dòng điện
đợc chế tạo gắn liền với biến dòng bảo hoà từ trung gian tạo thành rơle dòng điện kiểu so lệch. 
 Biến dòng bão hoà từ trung gian thực chất là máy bbiến áp tỷ số 1:1, lõi từ là loại bão hoà 
từ nhanh. Bởi vì dòng điện ngắn mạch quá độ gồm hai thành phần chu kỳ và tự do, biên độ dao 
động lớn. Biến dòng bão hoà từ trung gian thì có tác dụng lọc bỏ thành phần tự do vì vậy tăng đợc 
độ nhạy và độ tin cậy cho bảo vệ. 
 Vì IR = IBI1 - IBI2. Nếu không có biến dòng bão hoà từ trung gian thì khi xảy ra ngắn mạch 
ngoài vùng bảo vệ, rơle vẫn có thể tác động nhầm do tổng trở trong và ngoài vùng bảo vệ chênh 
lệch nhau không nhiều. 
 Khi lắp đặt phải chọn sao cho tỷ số BI2 phù hợp với tỷ số của biến áp để đảm bảo cho IR =
IBI1 - IBI2 ở chế độ làm việc bình thờng có trị số càng nhỏ càng tốt. 
 Khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì IR >=IKĐBV do đó rơle sẽ tác động điều
khiển máy cắt MC1 và MC2. 
 Trong hình thức bảo vệ so lệch, nếu không dùng biến dòng bão hoà từ trung gian thì phải 
sử dụng loại rơle có cuộn hãm, mới đảm bảo tinh chọn lọc cho bảo vệ. 
Ô4 rơle nhiệt 
riibi
mc1
mc2
wt
wh
ws
wt
wh
Tín hiệu còi
Sơ 
đồ 
bảo 
vệ
ibi
4.1. Khái niệm và công dụng : 
 Rơle nhiệt là 
một loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động cơvà mạch điện khỏi bị quá tải. Thờng dùng kèm với 
khởi động từ, công tắc tơ. Dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50 Hz, loại mới Iđm đến 
150A điện áp một chiều tới 400V. Rơle không tác động tức thời theo trị dòng điện vì có quán
tính nhiệt lớn phải có thời gian để phát nóng. Thời gian làm việc khoảng vài giây đến vài phút, 
nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch đợc. Muốn bảo vệ ngắn mạch thờng dùng kèm cầu chì. 
4.2. Nguyên lý làm việc : 
 Dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, ngày nay sử dụng phổ biến rơle nhiệt có phiến kim 
loại kép, nguyên lý làm việc dựa trên sự giãn nở dài của hai kim loại khi bị đốt nóng. 
 Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là phiến kim loại kép cấu tạo từ hai tấm kim loại, một tấm 
hệ số giãn nở bé, một tấm có hệ số giãn nở lớn hơn. Hai 
tấm kim loại đợc ghép lại với nhau thành một tấm bằng phơng pháp cán nóng hoặc hàn. 
 Khi đốt nóng do dòng điện phiến kim loại cong về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ 
hơn, có thể dùng trực tiếp cho dòng điện qua hay dây điện trở bao quanh. Để độ uốn cong lớn yêu 
cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn và mỏng. Nếu cần lực đẩy mạnh thì chế tạo tấm phiến
rộng, dày và ngắn. 
Ô5 rơle thời gian 
5.1. Công dụng : 
 Rơle thời gian có chức năng định thời gian hoạt động của sơ đồ rơle bảo vệ, để chống tác 
động nhầm, đảm bảo yêu cầu chọn lọc cho các loại sơ đồ bảo vệ. 
5.2. Đặc điểm cấu tạo : 
- Phần tĩnh gồm : tiếp xúc tĩnh số 1, mạch từ và cuộn dây điện từ, bảng chỉnh định số
12. 
- Cơ cấu thời gian gồm hệ thống trục và bánh răng truyền động, thanh hãm 4, lò xo 10,
1 32
4
7
8
9
10
11
12
5
6
NGUYÊN Lý CấU TạO CủA RƠLR NHIệT
tiếp xúc động 11. 
- Cơ cấu con lắc gồm bánh răng cóc hãm và quả rung số 3 có tác dụng làm cho tiếp xúc 
động 11 quay từ từ và đều. 
- Tiếp điểm 6 và 7 để điều khiển đóng cắt không cần thời gian trễ. 
1. Tiếp xúc tĩnh 
2. Bánh răng truyền động 
3. Cơ cấu con lắc 
4. Thanh hãm 
5. Con đội 
6. Tiếp điểm thờng đóng 
7. Tiếp điểm thờng mở 
8. Lõi thép non 
9. Cuộn dây điện từ 
10. Lò xo 
11. Tiếp xúc động 
12. Bảng chỉnh định thời gian 
5.3. Nguyên lý làm việc : 
 Khi cuộn dây điện từ số 9 có điện sẽ sinh ra lực điện hút lõi thép động số 8 tụt xuống, đa 
con đội 5 đè lên tiếp xúc động làm mở tiếp điểm thờng đóng số 6 và đóng tiếp điểm thờng mở số 
7 (tiếp điểm đóng cắt không cần thời gian) đồng thời thanh hãm 4 đợc giải phóng tự do, cho nên 
khi lò xo 10 kéo bánh răng truyền động số 2 quay, làm cho toàn bộ cơ cấu thời gian và tiếp xúc 
động quay theo. Do có cơ cấu con lắc cho nên cơ cấu thời gian và tiếp xúc động 11 quay đều từ 
từ, cho đến khi tiếp xúc động 11 đóng vào tiếp xúc tĩnh số 1 thì mạch điều khiển đợc nối liền,
làm cho cuộn dây rơle trung gian có điện, khởi động đóng tiếp điểm của nó, đa điện đi điều khiển
cắt máy cắt và báo hiệu sự cố cho nhân viên vận hành biết. 
 Chỉnh định thời gian tác động rơle bằng cách chỉnh định vị trí tiếp xúc tĩnh số 1 trên 
thang trị số 12. 
5.4. Vị trí lắp đặt rơle thời gian : 
 Nguồn điều khiển thao tác thờng là điện một chiều lấy từ hệ thống ắc quy. 
Ô6 cơ cấu điện từ chấp hành 
6.1. Khái niệm chung : 
 Trong cơ cấu điện từ chấp hành nam châm điện là bộ phận chủ yếu. Nó sinh ra lực điện từ 
cần thiết để cho các cơ cấu đó làm việc. Nam châm điện một chiều có cuộn dây điện áp đợc dùng
rông rãi hơn cả bởi nó có những u điểm sau: 
ƒ Khi làm việc không gây ra rung, ồn vì lực điện không thay đổi heo thời gian 
ƒ Mạch từ không bị phát nóng do tổn hao sắt gây ra, lực điện từ lớn hơn gấp hai lần so với lực
rt rg
Cuộn cắt máy cắt
điện từ ở mạch điện từ xoay chiều có cùng kích thớt và cùng mật độ từ cảm. 
ƒ Dòng điện trong cuộn dây không phụ thuộc vào kích thớ mạch từ và khe hở không khí của 
mạch từ. 
ƒ Có thể dùng nguồn ắc quy thay thế khi mất điện lới 
ƒ Có nhiều dạng, loại cơ cấu điện từ chấp hành khác nhau với những chức năng khác nhau. 
6.2. Nam châm điện nâng : 
 a. Cấu tạo : là một bộ phận của cần cẩu điện tử, nó đợc dùng trong việc bốc dỡ, vận 
chuyển hàng hoá bằng sắt. Nam châm điện nâng gồm các bộ phận sau : 
- Cuộn dây 
- Lõi sắt 
- Mặt cực 
- Dây dẫn đa điện vào 
- Vành bảo vệ bằng vật liệu không dẫn từ. 
Nam châm điện một chiều có lõi sắt và cuộn dây, nắp chính là hàng hoá cần bốc dỡ. Khi 
đa điện vào cuộn dây lực điện từ sinh ra sẽ giữ chặt hàng hoá. Dịch chuyển nam châm để dịch
chuyển hàng hoá, muốn tách ra chỉ cần ngắt điện. 
 b. Đặc điểm : 
- Khi móc hàng không cần ngời móc và dây buộc. 
- Bốc dỡ đều điều khiển từ xa. 
- Có thể vận chuyển thép nóng. 
- Tải trọng có ích của cần cẩu phụ thuộc vào kích thớt hàng hoá. Nếu hàng hoá lớn thì tải trọng 
có ích của nam châm điện sẽ lớn gấp nhiều lần khi hàng hoá có kích thớt bé. 
- Lực hút điện từ phụ thuộc vào thành phần hoá học và kích thớt của hàng hoá 
- Để khắc phục sự cố (hàng bị rơi khi mất điện) thờng dùng nguồn điện ắc quy nối song song. 
Ô7 khớp ly hợp điện từ 
7.1. Khái niệm : 
 Khớp ly hợp điện từ là cơ cấu giúp quá trình truyền lực từ trục này sang trục kia bằng lực 
điện từ. Hiện nay vẫn còn dùng nhiều trong tự động hoá và điều khiển từ xa để thay đổi tốc độ 
của trục dẫn. Khớp ly hợp điện từ gồm : 
- Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát. 
- Khớp ly hợp điện từ kiểu bám. 
- Khớp ly hợp điện từ kiểu từ trễ. 
a. Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát : mo men đợc truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ 
các đĩa ma sát khi chúng bị ép chặt vào nhau. Còn ly và hợp thì đợc điều khiển bằng thao tác 
“ngắt” và “đóng” của cuộn dây nam châm. 
 Nhợc điểm của loại ly hợp này là không điều chỉnh đợc tốc độ trục bị dẫn vì nếu giảm lực 
hút điện từ thì đĩa sẽ bị trợt dài phá hỏng bề mặt ma sát. 
b. Khớp ly hợp điện từ kiểu bám : moment truyền lực nhờ lực bám giữa hai mặt quay của 
trục dẫn và trục bị dẫn có trộn bột sắn và bột than, dầu nhờn để giảm ma sát. Khi có từ trờng do 
cuộn dây sinh ra một lớp bột này sẽ trở nên “cứng” và ‘nổi” hai mặt quay của trục dẫn. Khi 
không có dòng bột dạng lỏng trợt (cho phép điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi dòng điện cuộn 
dây nam châm điện). Nếu môment cản của trục bị dẫn lớn sẽ dẫn đến trợt so với trục dẫn nhng 
không sợ hỏng mặt quay. 
Nam châm điện nâng 
khớp ly hợp điện từ kiểu bám 
1 trục dẫn 2. tang trống 3. cuộn dây 
4. mạch từ 5. trục bị dẫn 6. mạt sắt 
Ô8 van điện từ 
 Dùng để đóng mở các ống dẫn chất lỏng hoặc khí, phần động mạch từ gắn với cơ cấu làm 
việc của van. Khi đa điện vào cuộn dây NCĐ lực hút điện từ làm phần động cơ cấu chuyển động 
làm van đóng hoặc mở. 
 Cần thiết kế sao cho áp lực của chất lỏng dẫn cùng chiều lực điện từ để điều khiển van đ-
ợc dễ dàng. 
1. ống vào 
2. bộ phận công tác 
3. lò xo 
4. phần ứng 
5. cuộn dây 
6. mạch từ 
2
54
3
1
6
7. ống dẫn ra 
Ô9 phanh hãm điện từ 
 Phanh hãm điện từ là cơ cấu điện từ dùng để hãm các thiết bị đang quay. Nó là bộ phận
không thể thiếu của cần cẩu, thang máy hay tài điện. 
 Thông thờng nhất là loại phanh hãm bằng má và bằng đai, ở các loại này lực hãm và nhả 
đợc khuếch đại qua hệ thống đòn bẩy. Ngoài ra còn bộ đếm và bọ chọn bớc điện từ. 
1. mạch từ 
2. cuộn dây 
3. phần ứng 
4. lò xo 
5. má phanh 
6. đĩa hãm 
7. trục quay 
8. đệm da 
Hình dạng chung của nam châm điện hãm 
a) dòng điện một chiều b) dòng điện xoay chiều 
1- lõi thép cố định 2- cuộn dây nam châm 3- lõi thép 
động