Rơ le điện từ là gì?

Rơ le điện từ (tên tiếng anh là Electromagnetic Relay), còn được gọi là relay điện từ hoặc rơ le, là một thiết bị điện tử được sử dụng để mở hoặc đóng mạch điện bằng cách kiểm soát một dòng điện nhỏ bằng một dòng điện lớn. Rơ le điện từ có thể hiểu đơn giản là một loại công tắc đóng, ngắt mạch điện được điều khiển bằng cách sử dụng một dòng điện nhỏ để tạo ra từ trường, từ trường này tác động và làm thay đổi vị trí của một cơ cấu có từ tính, từ đó thay đổi trạng thái giữa một số tiếp điểm điện.

Với chức năng và nguyên lý hoạt động đặc biệt, rơ le điện từ được sử dụng để kiểm soát hoạt động của các thiết bị điện, bảo vệ mạch điện.

Rơ le điện có thể hiểu đơn giản là một loại công tắc đóng, ngắt dòng điện được điều khiển bằng cách sử dụng dòng điện nhỏ hơn để tạo ra từ trường, tác động lên cơ cấu đóng mở các tiếp điểm.

Ví dụ: Trên thị trường có loại rơ le sử dụng điện DC 12V để điều khiển đóng mở dòng điện AC 220V hoặc DC 30V.

Cấu tạo của rơ le điện từ

Rơ le điện từ là thiết bi quan trọng đối với những ứng dụng liên quan đến điện và điện tử, được cung cấp với nhiều biến thể khác nhau. Một rơ le điện từ thường được cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính: Cuộn dây (Coil), lò xo (Spring), phần ứng (Armature), tiếp điểm (Contacts).

Cuộn dây (Coil)

Cuộn dây của rơ le điện từ có chức năng, tạo ra một vùng từ trường xung quanh nó khi được cung cấp một dòng điện phù hợp vào 2 đầu cuộn dây (DC5V, DC12V, DC24V,…).

Bộ phận này bao gồm một sợi dây dẫn điện có phủ vật liệu cách điện bên ngoài, được cuốn lại thành nhiều vòng quanh một lõi bằng vật liệu có từ tính.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến từ tính của cuộn dây bao gồm: Vật liệu chế tạo lõi, số vòng dây, tiết diện của dây quấn.

Lò xo (Spring)

Lò xo là chi tiết được sử dụng trong rơ le điện từ, đưa tiếp điểm về trạng thái mặc định khi không được cấp điện. Trong nhiều trường hợp ta sẽ không thấy lò xo bên trong rơ le điện từ, bởi chi tiết này được lược bớt nếu chân gắn tiếp điểm được chế tạo từ vật liệu có độ đàn hồi đủ lớn.

Phần ứng (Armature)

Phần ứng bao gồm cơ cấu chuyển động, được gắn với thành kim loại dẫn điện tốt. Bộ phận này sẽ chuyển động khi cuộn dây phát sinh từ trường, đồng thời bộ phận này sẽ quay về vị trí ban đầu, khi dòng điện ngừng cung cấp cho cuộn dây.

Tiếp điểm điện (Contacts)

Tùy vào loại rơ le điện từ số lượng tiếp điểm điện sẽ khác nhau, chúng được liên kết với phần ứng, đầu tiếp điểm còn lại nối với đầu ra của rơ le. Các tiếp điểm điện thường được chế tạo từ vật liệu là những loại hợp kim có khả năng dẫn điện tốt, chịu được nhiệt độ cao, có khả năng chống oxy hóa,…

Trên đây là những bộ phận cơ bản nhất, mà một rơ le điện từ cần có, ngoài ra những bộ phận phụ khác như chân nối, vỏ bảo vệ, điện trở, bóng led,… Tùy vào loại rơ le cụ thể.

Nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ

Nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, và sự tương tác giữa các thành phần bên trong rơ le.

Dưới đây là các bước chính mô tả nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ:

Điện Năng Đầu Vào: Một nguồn điện cung cấp điện năng đầu vào được kết nối với cuộn dây. Khi điện năng này đi vào cuộn dây, nó tạo ra một vùng từ trường ở khu vực xung quanh đó.
Tương Tác với Phần Ứng (Armature): Từ trường này tương tác với phần ứng, hay còn gọi là cơ cấu chuyển động (armature), là cho bộ phận này di chuyển.
Mở hoặc Đóng Liên Kết Điện: Khi phần ứng di chuyển kéo theo sự dịch chuyển của bộ phận tiếp điểm điện, khi hai tiếp điểm điện tiếp xúc với nhau, mạch điện được nối thông với nhau. Nếu hai tiếp điểm không tiếp xúc mạch điện sẽ bị ngắt.
Ngắt Điện Năng Đầu Vào: Khi ngừng cung cấp điện cho bộ phận cuộn dây, lúc này từ trường tác dụng lên phần ứng sẽ mất đi, dưới tác động từ lực đàn hồi, phần ứng quay trở lại vị trí ban đầu. Từ đó thay đổi trạng thái làm việc của rơ le.

Ý nghĩa thông số kỹ thuật của rơ le điện từ

Nếu bạn đã từ cầm trên tay các rơ điện từ, có thể dễ dàng nhận thấy rằng trên thân của các rơ le đều được in các ký hiệu về điện áp, dòng điện, sơ đồ chân nối và một số thông tin khác.

Các ký hiệu được in trên thân của rơ le điện từ bao gồm:

Thông tin về dòng điện điều khiển: Dòng điện điều khiển được cung cấp cho cuộn dây để tạo ra từ trường, tác động lên phần ứng hiện tùy vào từng loại rơ le, dòng điện điều khiển có thể là điện một chiều hoặc điện xoay chiều AC24V, DC24V, DC12V,…
Điện áp dòng điện đóng mở: Rơ le điện từ về cơ bản là một loại công tắc điện, nên nó cũng có giới hạn đối với dòng điện mà nó có thể kiểm soát. Các giới hạn điện áp của dòng mà rơ le có thể kiểm soát thường thấy như 12A 250V AC, 12A 30V DC, 10A 24V DC,…
Sở đồ đấu nối: Đối với những loại rơ le có nhiều chân đấu nối, để thuận tiện trong quá trình sử dụng, nhà sản xuất thường in lên thân rơ le sơ đồ các chân đấu nối, bao gồm đấu nối các chân tiếp điểm và chân cấp điện cho cuộn dây điện từ.

Trên đây là những thông số kỹ thuật cơ bản thường được in trực tiếp lên thân của rơ le, trong quá trình sử dụng và thiết kế, cần lưu đọc kỹ tài liệu kỹ thuật đi kèm với sản phẩm, để đảm bảo an toàn về điện.

Phân loại rơ le điện từ

Là thiết bị được ứng dụng rộng rãi từ hệ thống điện công nghiệp, điện gia đình và nhỏ hơn và hệ thống các loại thiết bị điện tử. Chính vì vậy rơ le điện từ có nhiều biến thể khác nhau về chủng loại, ngoài ra việc phân loại thiết bị này cũng có thể căn cứ trên nhiều phương diện tiêu biểu như sau.

Dựa trên dòng điện điều khiển

Dòng điện điều khiển hoạt động của rơ le là dòng điện cung cấp cho bộ phận cuộn dây, những thiết bị này được thiết kế để, dễ dàng tích hợp với hệ thống, dựa trên dòng điện có sẵn trước đó.

Rơ le điện từ được thiết kế với tùy chọn các điện áp điều khiển bao gồm: DC 220V, DC 12V, AC 220V,…

Số chân kết nối

Rơ le điện từ được thiết kế các chân kết nối, để liên kết với mạch điện và thiết bị cần điều khiển, cùng với đó là hai chân để nối với nguồn điện điều khiển.

Số lượng chân mà rơ le điện từ được thiết kế sẽ ảnh đến chức năng cụ thể của chính thiết bị đó, ta có một số loại rơ le điện từ được phân loại theo số chân bao gồm:

Rơ le 4 chân.
Rơ le 5 chân.
Rơ le 6 chân,…

Ứng dụng của rơ le điện từ

Rơ le điện từ có thể được xem như một phiên bản nâng cấp có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau do khả năng kiểm soát mạch điện lớn từ mạch điều khiển nhỏ. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của rơ le điện từ:

Kiểm soát thiết bị tiêu thụ dòng điện và điện áp cao: Một trong số những ứng dụng tiêu của rơ le điện từ, không thể không nhắc đến việc sử dụng rơ le, để đóng mở mạch điện cao áp, sử dụng cho những thiết bị tiêu thụ dòng lớn. Với những mạch điện tiêu thụ dòng lớn và có điện áp cao, việc tác động đóng mở trực tiếp rất nguy hiểm, vì vậy rơ le được sử dụng như một công tắc gián tiếp, để điều khiển việc đóng ngắt của dòng điện.
Kiểm Soát Đèn và Thiết Bị Điện Gia Dụng: Rơ le được sử dụng để kiểm soát đèn, quạt, máy bơm, và các thiết bị gia dụng khác trong các hệ thống nhà thông minh, thông qua tín hiệu từ các thiết bị điều khiển.
Tự Động Hóa Công Nghiệp: Trong môi trường công nghiệp, rơ le được sử dụng để kiểm soát các thiết bị lớn như động cơ điện, van, máy nén khí, và các hệ thống khác máy móc.
Bảo Vệ Quá Tải và Ngắn Mạch: Rơ le bảo vệ được sử dụng để ngắt mạch khi có quá tải hoặc ngắn mạch xảy ra, giữ cho hệ thống an toàn và tránh hỏng hóc thiết bị.
Hệ Thống Báo Cháy: Trong hệ thống báo cháy, rơ le được sử dụng để kích hoạt còi báo cháy, đèn báo và các thiết bị khẩn cấp khác khi phát hiện có khói hoặc nguy cơ cháy nổ.