Relay Nhiệt Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Cách Chọn

Quick Review

• Relay nhiệt là gì? Là thiết bị bảo vệ động cơ chủ yếu khỏi tình trạng quá tải và một số điều kiện mất pha tùy loại.
• Nguyên lý: dòng điện chạy qua phần tử gia nhiệt làm thanh lưỡng kim nóng lên; khi đạt điều kiện tác động, cơ cấu trip chuyển trạng thái tiếp điểm.
• Thiết bị thường đi cùng: contactor để tạo thành bộ khởi động động cơ.
• Tiếp điểm thường gặp: 95-96 là tiếp điểm thường đóng dùng trong mạch điều khiển; 97-98 là tiếp điểm thường mở dùng cho báo sự cố tùy cấu hình.
• Cách chọn: dựa vào dòng định mức động cơ, dải chỉnh của relay, loại contactor và yêu cầu bảo vệ của hệ thống.
• Thương hiệu: Điện Hạ Thế có cung cấp relay nhiệt ABB, LS, Mitsubishi và Schneider cho tủ điện, máy móc và hệ thống điều khiển động cơ.

Relay nhiệt là gì?

Relay nhiệt, còn gọi là rơ le nhiệt hoặc thermal overload relay, là thiết bị dùng để bảo vệ động cơ và mạch điều khiển trước tình trạng quá tải trong khoảng thời gian nhất định. Relay nhiệt thường được kết hợp với contactor để tạo thành mạch khởi động và bảo vệ động cơ. Khác với thiết bị bảo vệ ngắn mạch, relay nhiệt tác động dựa trên quá trình phát nóng do dòng điện chạy qua phần tử nhiệt. Vì vậy, relay nhiệt có đặc tính thời gian – dòng điện và không được xem là thiết bị thay thế cho MCB, MCCB hoặc thiết bị bảo vệ ngắn mạch phù hợp.

Trong tủ điện công nghiệp, một bộ khởi động động cơ thường có contactor để đóng cắt động cơ và relay nhiệt để giám sát tình trạng quá tải. Khi relay nhiệt tác động, tiếp điểm phụ trong mạch điều khiển sẽ thay đổi trạng thái, làm contactor nhả và ngắt động cơ theo cấu hình của mạch.

Relay nhiệt dùng để làm gì?

Chức năng chính của relay nhiệt là bảo vệ động cơ trước tình trạng quá tải kéo dài. Khi động cơ làm việc với dòng điện cao hơn mức cài đặt trong một khoảng thời gian, phần tử nhiệt của relay nóng lên và cơ cấu tác động sẽ chuyển trạng thái. Relay nhiệt cũng có thể có đặc tính nhạy với mất pha tùy dòng sản phẩm. Các nhà sản xuất thiết kế từng dòng relay với đặc tính bảo vệ, dải dòng và cấp tác động khác nhau. Vì vậy, khi lựa chọn cần xem thông số của đúng model.

Relay nhiệt không có nhiệm vụ xử lý mọi loại sự cố của động cơ. Các sự cố như ngắn mạch cần được bảo vệ bằng thiết bị phù hợp trong mạch động lực.

Cấu tạo relay nhiệt gồm những bộ phận nào?

Cấu tạo của rơ le nhiệt có thể khác nhau giữa relay nhiệt cơ điện và relay điện tử. Với loại relay nhiệt cơ điện sử dụng phần tử lưỡng kim, các bộ phận chính thường gồm:

• Phần tử gia nhiệt: nhận nhiệt từ dòng điện chạy qua mạch.
• Thanh lưỡng kim: biến dạng khi nhiệt độ tăng do đặc tính giãn nở khác nhau của hai lớp kim loại.
• Cơ cấu tác động: truyền chuyển động của thanh lưỡng kim đến cơ cấu trip.
• Tiếp điểm phụ: sử dụng để điều khiển contactor hoặc phát tín hiệu trạng thái.
• Núm chỉnh dòng: cho phép thiết lập phạm vi dòng tác động trong giới hạn của relay.
• Cơ cấu reset: cho phép reset bằng tay hoặc tự động tùy thiết kế của từng model.

Không phải relay nhiệt nào cũng có cấu tạo hoàn toàn giống nhau. Một số sản phẩm hiện đại sử dụng công nghệ điện tử để đo và xử lý dòng điện thay cho cơ cấu nhiệt truyền thống.

Nguyên lý hoạt động của relay nhiệt

Nguyên lý hoạt động của relay nhiệt cơ điện dựa trên hiện tượng phát nóng và biến dạng của thanh lưỡng kim. Khi động cơ làm việc, dòng điện đi qua phần tử gia nhiệt của relay. Nhiệt sinh ra phụ thuộc vào dòng điện và thời gian. Khi dòng điện tăng cao hơn mức cài đặt, nhiệt độ của phần tử lưỡng kim tăng dần. Do hai lớp kim loại trong thanh lưỡng kim có đặc tính giãn nở khác nhau, thanh sẽ cong khi nhiệt độ tăng. Chuyển động này được truyền đến cơ cấu trip. Khi đạt điều kiện tác động, các tiếp điểm phụ thay đổi trạng thái.

Trong mạch khởi động từ, tiếp điểm thường đóng của relay nhiệt được mắc trong mạch điều khiển cuộn hút contactor. Khi relay tác động, tiếp điểm này mở ra, contactor mất điện và động cơ được ngắt khỏi nguồn. Đặc tính này giúp relay nhiệt mô phỏng phần nào quá trình phát nóng của động cơ: dòng càng cao thì thời gian tác động càng ngắn trong phạm vi đường đặc tính của relay.

Relay nhiệt khác gì CB bảo vệ động cơ?

Relay nhiệt và CB có chức năng bảo vệ khác nhau nên không nên xem chúng là hai thiết bị có thể thay thế hoàn toàn cho nhau.

• Relay nhiệt: tập trung vào bảo vệ quá tải động cơ và có thể có chức năng nhạy mất pha tùy model.
• MCB/MCCB: thực hiện các chức năng bảo vệ mạch theo đặc tính của thiết bị, trong đó có bảo vệ quá dòng và ngắn mạch tùy loại.
• Contactor: thực hiện đóng cắt động cơ theo lệnh điều khiển; contactor không thay thế relay nhiệt trong chức năng bảo vệ quá tải.

Trong một mạch khởi động động cơ, ba nhóm thiết bị này có thể phối hợp với nhau để thực hiện các chức năng đóng cắt và bảo vệ khác nhau.

Ký hiệu 95-96 và 97-98 trên relay nhiệt

Một trong những nội dung thường gây nhầm lẫn khi đấu dây relay nhiệt là các tiếp điểm phụ. Trên nhiều dòng relay nhiệt dùng cho khởi động động cơ, các đầu số thường gặp là:

• 95-96: tiếp điểm thường đóng (NC), thường được đưa vào mạch điều khiển cuộn hút contactor.
• 97-98: tiếp điểm thường mở (NO), thường được dùng để báo trạng thái relay đã tác động hoặc đưa tín hiệu về hệ thống điều khiển.

Cách đánh số này rất phổ biến nhưng khi đấu nối vẫn cần kiểm tra sơ đồ của đúng model. Không nên áp dụng sơ đồ của một relay nhiệt khác nếu cấu hình tiếp điểm hoặc cách đánh số của sản phẩm không giống nhau.

Relay nhiệt thường được lắp với contactor như thế nào?

Trong một mạch khởi động động cơ cơ bản, relay nhiệt thường được lắp phía sau contactor trên mạch động lực. Khi contactor đóng, dòng điện cấp cho động cơ đi qua relay nhiệt. Tiếp điểm NC của relay nhiệt được đưa vào mạch điều khiển contactor. Khi động cơ hoạt động bình thường, tiếp điểm vẫn duy trì trạng thái cho phép contactor tiếp tục hút. Khi relay tác động do quá tải, tiếp điểm NC mở ra, làm contactor nhả.

Tiếp điểm NO có thể được sử dụng để đưa tín hiệu về đèn báo, PLC hoặc hệ thống điều khiển để nhận biết tình trạng trip. Cấu hình cụ thể cần dựa vào sơ đồ mạch điện của tủ và loại relay nhiệt đang sử dụng.

Cách chọn relay nhiệt cho động cơ

Việc chọn relay nhiệt nên bắt đầu từ dòng điện định mức của động cơ thay vì chỉ dựa vào công suất kW. Các thông tin cần xác định gồm:

• Dòng điện định mức của động cơ.
• Điện áp và số pha của hệ thống.
• Dải chỉnh dòng của relay nhiệt.
• Loại contactor sử dụng.
• Kiểu lắp đặt relay với contactor.
• Cấp tác động của relay.
• Phương thức reset bằng tay hoặc tự động.
• Yêu cầu về mất pha hoặc mất cân bằng tải nếu có.

Ví dụ, nếu động cơ có dòng định mức nằm trong một dải chỉnh cụ thể, relay cần được lựa chọn sao cho dòng định mức của motor nằm trong phạm vi điều chỉnh phù hợp của thiết bị. Không nên chọn relay có dải dòng quá lớn chỉ vì muốn “dư tải”. Nếu chỉnh dòng bảo vệ không phù hợp với động cơ, relay có thể không bảo vệ đúng theo yêu cầu thiết kế.

Cách chỉnh relay nhiệt theo dòng động cơ

Trước khi chỉnh, cần xác định dòng định mức ghi trên nhãn động cơ. Sau đó đối chiếu với dải chỉnh của relay và hướng dẫn của nhà sản xuất. Không nên lấy công suất động cơ rồi tự quy đổi thành dòng điện bằng một công thức đơn giản mà bỏ qua điện áp, hệ số công suất, hiệu suất và điều kiện làm việc. Giá trị trên nhãn motor vẫn là cơ sở quan trọng để thiết lập. Với hệ thống đã có thiết kế bảo vệ, giá trị cài đặt relay phải tuân theo hồ sơ kỹ thuật và yêu cầu phối hợp bảo vệ của hệ thống.

Các loại relay nhiệt phổ biến

Có nhiều cách phân loại relay nhiệt tùy theo cấu tạo và phương thức bảo vệ.

Relay nhiệt cơ điện dùng thanh lưỡng kim

Đây là loại sử dụng phần tử nhiệt và thanh lưỡng kim để tạo chuyển động cơ học. Dòng điện chạy qua phần tử gia nhiệt làm thanh lưỡng kim biến dạng, sau đó cơ cấu trip tác động.

Relay nhiệt điện tử

Relay điện tử sử dụng mạch điện tử để đo dòng và xử lý điều kiện quá tải. Tùy model, thiết bị có thể cung cấp thêm các chức năng giám sát hoặc bảo vệ mà relay nhiệt cơ điện truyền thống không có. Không nên gọi tất cả các relay bảo vệ động cơ là “relay nhiệt”. Một số sản phẩm thuộc nhóm overload relay điện tử có nguyên lý đo và xử lý khác với relay nhiệt bimetal.

Relay nhiệt ABB, LS, Mitsubishi, Schneider có gì khác nhau?

Trên thị trường có nhiều thương hiệu cung cấp relay bảo vệ quá tải cho động cơ. ABB, LS, Mitsubishi Electric và Schneider Electric đều có các dòng thiết bị bảo vệ động cơ, nhưng mã sản phẩm, dải chỉnh dòng, cấp tác động, kiểu lắp và contactor tương thích sẽ khác nhau.

Ví dụ, ABB có các dòng thermal overload relay với chức năng bảo vệ quá tải và mất pha, dải chỉnh dòng và phương thức reset tùy model.

Schneider Electric có các dòng TeSys Deca sử dụng relay nhiệt phối hợp với contactor TeSys, trong đó nhiều model được thiết kế để bảo vệ động cơ khỏi quá tải.

LS Electric cũng có dòng thermal overload relay sử dụng phần tử gia nhiệt và thanh bimetal, kết hợp với cơ cấu tác động và tiếp điểm để bảo vệ động cơ khi xảy ra quá tải.

Với Mitsubishi Electric, khi lựa chọn relay nhiệt cần đối chiếu đúng series contactor và bảng thông số của model. Không nên thay thế relay giữa các thương hiệu chỉ dựa trên dải dòng, vì kích thước, chân đấu dây và cơ cấu lắp đặt có thể khác nhau.

Điện Hạ Thế cung cấp relay nhiệt ABB, LS, Mitsubishi, Schneider

Điện Hạ Thế có cung cấp các loại relay nhiệt ABB, relay nhiệt LS, relay nhiệt Mitsubishi và relay nhiệt Schneider phục vụ tủ điện điều khiển động cơ, máy móc công nghiệp và hệ thống khởi động từ. Khi yêu cầu relay nhiệt, nên cung cấp các thông tin như dòng định mức motor, công suất, điện áp, model contactor đang sử dụng và yêu cầu của hệ thống. Những thông tin này giúp xác định dải chỉnh dòng và khả năng phối hợp giữa contactor với relay.

Với khách hàng đang thay thế relay cũ, có thể cung cấp mã relay hiện tại hoặc hình ảnh tem thiết bị. Việc đối chiếu mã giúp hạn chế trường hợp chọn đúng dòng điện nhưng sai kiểu lắp hoặc sai contactor tương thích.

Điện Hạ Thế cũng hỗ trợ tra cứu bảng giá relay nhiệt, mã sản phẩm và thông tin kỹ thuật theo từng thương hiệu.

Hoặc liên hệ trực tiếp để nhận báo giá

Liên hệ: Ms Nhung – 0907 764 966

Website: www.dienhathe.com

Những lỗi thường gặp khi sử dụng relay nhiệt

• Chọn dải dòng quá lớn: khiến khả năng thiết lập bảo vệ không phù hợp với dòng định mức của motor.
• Chỉnh dòng không đúng: cần căn cứ nhãn động cơ và yêu cầu thiết kế.
• Nhầm relay nhiệt với thiết bị chống ngắn mạch: relay nhiệt không thay thế thiết bị bảo vệ ngắn mạch.
• Chọn sai contactor tương thích: cần kiểm tra kiểu lắp và series thiết bị.
• Đấu nhầm tiếp điểm phụ: cần xác định đúng 95-96 và 97-98 theo sơ đồ của model.
• Reset không đúng: chế độ manual/auto cần được lựa chọn theo yêu cầu của hệ thống.
• Bỏ qua điều kiện môi trường: nhiệt độ môi trường và cách lắp đặt có thể ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của thiết bị.

Relay nhiệt có bảo vệ động cơ khi mất pha không?

Nhiều dòng relay nhiệt được thiết kế với khả năng nhạy mất pha hoặc mất cân bằng pha. Khi xảy ra tình trạng dòng điện giữa các pha không bình thường, relay có thể tác động theo đặc tính được nhà sản xuất quy định.

Tuy nhiên, không nên mặc định mọi relay nhiệt đều có cùng mức độ bảo vệ mất pha. Cần kiểm tra thông số của đúng model trước khi đưa chức năng này vào thiết kế bảo vệ.

ABB công bố các dòng thermal overload relay của hãng có chức năng bảo vệ quá tải và nhạy với mất pha; một số dòng còn có lựa chọn reset bằng tay hoặc tự động.

Relay nhiệt có thay thế được bảo vệ ngắn mạch không?

Không. Relay nhiệt và thiết bị bảo vệ ngắn mạch đảm nhiệm các chức năng khác nhau.

Relay nhiệt xử lý tình trạng quá tải theo đặc tính nhiệt và thời gian tác động. Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện có thể tăng rất nhanh, do đó cần thiết bị bảo vệ ngắn mạch phù hợp với mạch điện.

Trong một hệ thống khởi động động cơ, việc phối hợp giữa thiết bị đóng cắt, bảo vệ ngắn mạch, contactor và relay quá tải cần được xác định theo thiết kế và yêu cầu của hệ thống.

FAQ – Câu hỏi thường gặp về relay nhiệt

Relay nhiệt là gì và dùng để làm gì?

Relay nhiệt là thiết bị bảo vệ động cơ chủ yếu khỏi quá tải trong một khoảng thời gian nhất định. Loại relay nhiệt cơ điện sử dụng phần tử gia nhiệt và thanh lưỡng kim để phát hiện tình trạng dòng điện gây phát nóng, sau đó tác động tiếp điểm để ngắt mạch điều khiển contactor. Relay nhiệt không thay thế thiết bị bảo vệ ngắn mạch.

Nên chọn relay nhiệt theo công suất hay dòng điện động cơ?

Nên bắt đầu từ dòng điện định mức của động cơ ghi trên nhãn motor, sau đó chọn relay có dải chỉnh phù hợp. Công suất chỉ là một thông tin tham khảo; điện áp, số pha, dòng định mức, loại tải và yêu cầu bảo vệ cũng cần được xem xét trước khi chọn thiết bị.

Điện Hạ Thế có cung cấp relay nhiệt ABB, LS, Mitsubishi và Schneider không?

Có. Điện Hạ Thế có cung cấp các loại relay nhiệt của ABB, LS, Mitsubishi và Schneider. Khi cần chọn relay, khách hàng nên cung cấp dòng định mức động cơ, model contactor hoặc mã relay đang sử dụng để kiểm tra đúng dải dòng, kiểu lắp và khả năng phối hợp thiết bị.

Bài viết khác về relay nhiệt