Bài giảng môn học Khí cụ điện - Phần II: Thiết bị hạ áp - Chương 6: Rơ le

PHẦN II : THIẾT BỊ HẠ ÁP
CHƯƠNG 6 : RƠ LE
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RƠLE
 Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà
tín hiệu đầu ra thay đổi theo cấp khi tín
hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định.
 Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt
mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều
khiển sự làm việc của mạch điện động lực
CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA RƠLE
 Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu) :
Có nhiệm vụ trực tiếp nhận tín hiệu đầu
vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết
cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian
CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA 
RƠLE
 Cơ cấu trung gian (khối trung gian) :
Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa
đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại
lượng cần thiết cho rơle tác động
 Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) :
Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều
khiển
CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA 
RƠLE
 Các khối trong rơ le điện từ :
 Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây.
 Cơ cấu trung gian là mạch từ NCĐ
 Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm
X y
PHÂN LOẠI RƠ LE
Có nhiều loại rơle với nguyên lí và
chức năng làm việc rất khác nhau.
Do vậy có nhiều cách để phân loại
rơle
PHÂN LOẠI RƠ LE
Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm :
 Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle
điện từ phân cực, rơle cảm ứng...)
 Rơle nhiệt
 Rơle từ
 Rơle điện từ - bán dẫn, vi mạch
 Rơle số
PHÂN LOẠI RƠ LE
Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp
hành :
 Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch
bằng cách đóng mở các tiếp điểm
 Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại này tác
động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số
của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều
khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở...
PHÂN LOẠI RƠ LE
Phân loại theo đặc tính tham số vào
 Rơle dòng điện
 Rơle điện áp
 Rơle công suất
 Rơle tổng trở...
PHÂN LOẠI RƠ LE
Phân loại theo cách mắc cơ cấu
 Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp
vào mạch điện cần bảo vệ
 Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông
qua biến áp do lường hay biến dòng điện
PHÂN LOẠI RƠ LE
Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi
vào rơle :
 Rơle cực đại
 Rơle cực tiểu
 Rơle cực đại - cực tiểu
 Rơle so lệch
 Rơle định hướng
ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE
Đường biểu diễn quan hệ giữa đại
lượng vào x và đầu ra y của rơle gọi là đặc
tính “ vào - ra “ và còn được coi là đặc
tính cơ bản của rơle.
Nên đặc tính này còn gọi là đặc tính
rơle.
ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE
Dạng của đặc tính rơle được trình bày như
sau : y
x
xtđxnh0
ymin
ymax
ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE
 Khi đại lượng đầu vào x thay đổi từ 0 
xtđ, thì đại lượng đầu ra y luôn bằng ymin .
 Khi x đạt đến giá trị tác động x = xtđ, đại
lượng đầu ra tăng đột ngột đến giá trị ymax.
Sau đó dù x tiếp tục tăng đến xlv thì y vẫn giữ
nguyên giá trị ymax , tương ứng với quá trình
này ta nói rơle đã tác động hay rơle đóng.
ĐẶC TÍNH CỦA RƠLE
 Ngược lại, khi đại lượng đầu vào giảm từ
giá trị xlv đến trị số nhả xnh đại lượng y =
ymax vẫn không đổi.
 Khi x = xnh thì y giảm đột ngột từ ymax về
ymin và không đổi mặc dù x tiếp tục giảm về
0. Quá trình này ta nói rơle nhả.
CÁC THAM SỐ RƠLE
 Hệ số nhả :
 Tỷ số Knh = xnh/xtđ gọi là hệ số nhả của rơle
(đôi khi còn gọi là hệ số trở về). Hệ số Knh
luôn nhỏ hơn 1.
 Khi Knh lớn, bề mặt rộng của đặc tính rơle
x = xtđ-xnh nhỏ, đặc tính rơle dạng này phù
hợp với bảo vệ có tính chọn lọc cao sử dụng
trong bảo vệ HTĐ
CÁC THAM SỐ RƠLE
 Khi Knh nhỏ, bề rộng đặc tính
x = xtđ-xnh lớn, đặc tính này thích hợp với
rơle điều khiển và tự động trong truyền động
điện và tự động hóa.
CÁC THAM SỐ RƠLE
 Hệ số dự trữ :
Tỷ số Kdt = xlv/xtđ gọi là hệ số dự trữ của
rơle. Kdt > 1 khi Kdt lớn càng đảm bảo rơle
làm việc tin cậy.
 Hệ số điều khiển :
Tỷ số Kđk = Pđk/Ptđ gọi là hệ số điều khiển
của rơle.
RƠLE ĐIỆN TỪ
GIỚI THIỆU CHUNG 
Rơle điện từ làm việc trên nguyên lý điện
từ. Nếu đặt một vật bằng vật liệu sắt từ (gọi là
phần ứng hay nắp từ) trong từ trường do cuộn
dây có dòng điện chạy qua sinh ra.
Từ trường này tác dụng lên nắp một lực
làm nắp chuyển động.
CẤU TẠO RƠLE ĐIỆN TỪ 
Hình : Cấu trúc chung 
của rơle điện từ
4
3 5
1
2
iđk
CẤU TẠO RƠLE ĐIỆN TỪ 
4
6
1. Cuộn dây
2. Lõi thép
3. Nắp mạch từ
4. Lò xo nhã
5. Tiếp điểm động
6,7. Tiếp điểm tĩnh
8. Đầu tiếp xúc
1. Cuộn dây
2. Thanh dẫn
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
Khi cung cấp điện cho cuộn dây, sẽ tạo từ
trường chạy trong mạch từ chính.
Lực hút điện từ sinh ra thắng được lực hút lò
xo phản lực 7 nắp mạch từ được về phía lõi. Ứng
với mạch từ 1 chiều - xoay chiều có các rơle 1
chiều - xoay chiều.
RƠLE QÚA TẢI
RƠLE ĐIỆN TỪ
CHƯƠNG 6 : RƠ LE
RƠLE ĐIỆN TỪ
NHẬN XÉT VÀ MỘT SỐ 
LOẠI RƠLE ĐIỆN TỪ
 Công suất tác động Ptđ tương đối lớn, độ
nhạy thấp, Kđk nhỏ. Hiện nay có xu hướng
cải tiến sử dụng vật liệu sắt từ mới sản xuất
các loại rơle để tăng Kđk
 Một số loại rơle điện từ thông dụng :
 Rơle trung gian
 Rơle Rơle dòng điện và điện áp
 Rơ le thời gian và điện từ
RƠLE TRUNG GIAN
RƠLE TRUNG GIAN
Rơle trung gian được dùng rất nhiều trong
các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều
khiển tự động. Do có số lượng tiếp điểm lớn, vừa
là tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường
đóng.
Có các loại rơle trung gian một chiều và
rơle xoay chiều.
CẤU TẠO RƠLE TRUNG GIAN
1
2
3
4
5
1. Mạch từ
2. Cuộn dây
3. Nắp mạch từ
4. Lò xo nhã
5. Hệ thống 
tiếp điểm
MỘT SỐ LOẠI RƠLE 
TRUNG GIAN
1. tiếp điểm tĩnh
2. tiếp điểm động
3. chốt giữ
4. Mạch từ
5. cuộn dây
6. Vòng ngắn mạch
RƠLE ĐIỀU KHIỂN 
KHÁI NIỆM RƠLE ĐIỀU KHIỂN
Rơle điều khiển, còn gọi là rơle RID hay
công tắc TRON có chức năng như rơle trung
gian, nhưng có kích thước nhỏ hơn, tần số thao
tác lớn, khả năng ngắt lớn, hệ soosnhar cao.
CẤU TẠO RƠLE ĐIỀU KHIỂN
NGUYÊN LÝ RƠLE ĐIỀU KHIỂN
1. Bầu thủy tinh
2. Thanh dẫn
3. Phao sắt từ
4. Cuộn dây
Thủy 
ngân
RƠLE TÍN HIỆU
KHÁI NIỆM CHUNG
Rơle tín hiệu được sử dụng trong mạch điện
một chiều của các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện, để
chỉ rõ các rơle và các thiết bị bảo vệ khác đã tác
đọng
CẤU TẠO RƠLE TÍN HIỆU
RƠLE TÍN HIỆU
RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI
KHÁI NIỆM CHUNG
RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle dòng điện cực đại điện từ dùng trong
lĩnh vực bảo vệ hệ thống điện hoặc thiết bị riêng lẽ
quan trọng như : động cơ điện, máy biến áp công
suất lớn.
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI
1. cuộn dây
2. mạch từ
3. Nắp từ 
4. Lò xo xoắn
5. tiếp điểm động
6. tiếp điểm tĩnh
7. Kim chỉnh định
8. vạch chia độ
6
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
RƠLE DÒNG CỰC ĐẠI
RƠLE ĐIỆN ĐỘNG 
RƠLE ĐIỆN ĐỘNG 
Hinh. Kiểu không lõi thép Hình. Kiểu có lõi thép
1. cuộn dây tĩnh, 2. cuộn dây động, 3. mạch từ
RƠLE NHIỆT
KHÁI NIỆM RƠLE NHIỆT
 Rơle nhiệt là một thiết bị điện dùng để bảo vệ 
động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải, thường 
dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ.. 
 Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị dòng 
điện vì có quán tính nhiệt lớn phải cần thời gian 
để phát nóng. 
 Thời gian làm việc từ khoảng vài giây[s] đến vài
phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch
được. Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm
cầu chảy
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ 
LÀM VIỆC 
RƠLE NHIỆT
Trong đó :
1 : Phần tử đốt nóng
2 : Tiếp điểm thường đóng 
3 : Băng kép kim loại
4 : Đòn xoay
5 : Lò xo đòn xoay
6 : Nút ấn phục hồi
RƠLE THỜI GIAN
KHÁI NIỆM CHUNG
Rơle thời gian dùng để duy trì cho thời
gian đóng hay mở chậm của hệ thống tiếp điểm
từ lúc có tín hiệu tác động đưa vào Rơle, thời
gian chậm của Rơle từ vài giây đến vài giờ
CÁC YÊU CẦU RƠLE THỜI GIAN
Thời gian chậm phải ổn định, ít phụ thuộc
vào các tham số khác, ví dụ như dòng điện, nhiệt
độ môi trường.
Có nhiều loại Rơle thời gian với những
nguyên lý làm việc khác nhau.
RƠLE THỜI GIAN KIỂU ĐIỆN TỪ 
1. Mạch từ
2. Cuộn dây
3. Nắp mạch từ
4. Lò xo nhã
5. Tiếp điểm
6. Ống ngắn mạch21
3
4
5
6
RƠ LE
CẢM ỨNG DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI
KHÁI NIỆM CHUNG 
RƠLE CẢM ỨNG DÒNG 
ĐIỆN CỰC ĐẠI
Rơle cảm ứng dòng điện cực đại dùng để bảo vệ
cho mạch điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch.
Đường đặc tính bảo vệ của rơle gồm 2 vùng
Vùng I: Bảo vệ có thời gian phụ thuộc – dùng
để bảo vệ mạch điện khi có quá tải.
Vùng II: Bảo vệ không phụ thuộc thời
gian- bảo vệ tức thời, dùng để bảo vệ mạch điện
khi ngắn mạch.
RƠLE CẢM ỨNG
DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI
1. mạch từ
2. cuộn dây
3. vòng ngắn mạch
4. Đĩa nhôm
5. trục quay
6. Vit vô tận
7. Khung động
8. Lò xo nhả
9. Vít điều chỉnh
10. Bánh răng quạt
11. Thanh đỡ
12. nắp mạch từ
13. Thanh dẫn động
14. Nam châm vĩnh cửu
RƠLE SỐ
KHÁI NIỆM CHUNG 
RƠLE SỐ
 Rơle kỹ thuật số, hay còn gọi là rơle số, là
loại rơle trong đó việc xử lý các đại lượng tín
hiệu làm việc trên các bộ phận chức năng của
rơle được thực hiện theo kỹ thuật số hay kỹ
thuật logic.
ƯU ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ
 Rơle sô ú có độ tin cậy cao .
 Rơle số có độ nhạy, độ chính xác cao. Có thể
điều chỉnh đặt thông số làm việc của rơle sát
với khả năng làm việc của thiết bị
 Thời gian tác động nhanh.
 Kích thước và không gian lắp đặt nhỏ
 Có khả năng kết nối với máy tính sử dụng
chương trình phần mềm.
NHƯỢC ĐIỂM CỦA RƠLE SỐ
 Yêu cầu người vận hành, sửa chữa có trình độ
cao.
 Giá thành cao vốn đầu tư lớn.
 Chỉ cần 1 linh kiện hoặc bộ phận nào đó của
rơle bị hư hỏng cũng làm cho rơle không làm
việc được, gây ngưng trệ, tác hại cho cả hệ
thống. Khó có thể sữa chữa phục hồi nên cần có
dự phòng cao.
CÁC KHỐI CẤU TẠO CỦA 
RƠLE SỐ
 Khối đầu vào .
 Khối vi xử lý.
 Khối đầu ra.
 Khối giao diện sử dụng.
 Khối cung cấp nguồn
CÁC KHỐI CỦA RƠLE SỐ
Khối đầu vào : nhận tín hiệu từ rơle phíía
trước, từ các thiết bị đo lường, ...Các đại lượng này
được biến đổi cho phu hợp với đầu văo của bộ phận
biến đổi tín hiệu tương tự thănh hiệu số.
Khối vi xử lý: ghi nhớ nội dung các thông số,
chức năng, chương trình làm việc của rơle được đặt
vào ban đầu. Thực hiện tính toán logic, so sánh tín
hiệu đầu vào với nội dung được ghi nhớ. Khi kết quả
đạt đến ngưỡng đê định sẽ phát tín hiệu cho đầu ra
rơle và hiển thị nội dung trên khối giao diện.
CÁC KHỐI CỦA RƠLE SỐ
Khối đầu ra: Chuyển tín hiệu phát ra của rơle
đến các thiết bị nối phía sau của rơle. Khối này thường
là các phần tử logic đóng ngắt mạch bằng transistor
hoặc rơle điện từ công suất bé.
Khối giao diện: là nơi và phương tiện để người
và rơle, thiết bị trao đổi thông tin, hiểu biết và làm
việc.
Khối nguồn cung cấp: nhận nguồn cung cấp từ 
bên ngoài, xoay chiều hoặc một chiều, biến đổi và ổn 
định thành nguồn phù hợp cung cấp cho các khối của 
rơle hoạt động. 
PHÂN LOẠI RƠLE SỐ
 Theo chức năng sử dụng : rơle bảo vệ và rơle 
điều khiển.
 Theo khả năng xử lý thông tin : rơle không có
bộ xử lý và rơle có bộ xử lý.
 Theo số lượng đại lượng đầu vào : Rơle một
đại lượng (rơle dòng, rơle áp vv), rơ le 2 đại
lượng (rơle công suất, rơle hệ số công suất vv)
NHẬN XÉT
 Về mặt kinh tế, rơle bảo vệ là thiết bị tự động
hóa được dùng trong hệ thống điện với mục
đích phòng ngừa, ngăn chặn các thiệt hại kinh
tế có thể xảy ra cho chủ đầu tư khi các chế độ
sự cố.
 Các thiệt hại này thường rất lớn, đôi khi vượt
rất nhiều lần chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle.
NHẬN XÉT
 Hiện nay các thiết bị bảo vệ này có vai trò
không thể thay thế trong quá trình vận hành hệ
thống điện.
 Với chi phí bỏ ra chỉ phải bằng 1-2 % giá
thành đối tượng được bảo vệ , tức tương đương
với mức bảo hiểm 0.1 % / năm trong 15 - 20
năm ( khoảng thời gian làm việc của hệ thống
rơle), chủ đầu tư có thể được đảm bảo rằng
thiệt hại nói trên sẽ không xảy ra
NHẬN XÉT
 Để thỏa mãn được các đòi hỏi đó, rơle bảo vệ
phải đáp ứng được các yêu cầu ngày càng khắt khe
hơn về độ tin cậy làm việc như : tính chọn lọc, tốc
độ thao tác, độ nhạy và tính đảm bảo.
 Vì suất sự cố của đối tượng bảo vệ thường
tương đối nhỏ nên các rơle phải ở trong tình trạng
sẵn sàng làm việc trong nhiều năm để thực hiện
thao tác bảo vệ khi sự cố xảy ra cho nên việc duy
trì độ tin cậy ở mức cao sẽ đòi hỏi các chi phí bổ
sung thường xuyên
NHẬN XÉT
 Rơle điện cơ mặc dầu đòi hỏi vốn đầu tư ban
đầu ít hơn, song khả năng chịu được môi
trường kém (dễ bị trôi tham số, các bộ phận
phần động hay bị kẹt, ...) chi phí vận hành lớn
và hàng loạt các nhược điểm khác, nên xu
hướng thay thế dần và hàng loạt các nhược
điểm khác, nên xu hướng thay thế dần bởi các
rơle hiện đại hơn, nhất là trong các lưới được
đầu tư xây dựng mới.
RƠLE SỐ
RƠLE SỐ
Measurements
Plant Monitoring 
& Control
Self-Diagnostics 
& Commissioning
Communications
Post fault
analysis
Comprehensive
Protection
LFZP141
RS485
RƠLE SỐ
RƠLE SỐ
RƠLE SỐ
Hiện đại
Trực quan
Điều khiển dễ dàng
RƠLE SỐ
Đơn giản
Gọn nhẹ
Thuận tiện sửa chữa
RƠLE SỐ
RƠLE SỐ
Đặt tại ngăn lộ
Tiết kiệm cáp
RƠLE SỐ
RƠLE SỐ
Giảm đến 80% lượng cáp
Dễ dàng phát hiện sự cố